传热学复习总结（清华大学内部资料）.doc

一、 基本内容 1、 导热2、 对流3、 辐射4、 换热器传热计算与分析 二、 导热 1、 基本概念导热系数、导温系数(热扩散系数)、温度场、稳态与非稳态换热、等温线、初始条件、三类边界条件及其数学表达式、热阻、接触热阻。1、 理论傅里叶定律： 导热微分方程： 2.计算 （1）、平壁： (2)、园筒壁： (3)、园球壁（导热实验）： (4)、肋效率： 实际散热量/假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量（ ） (5)、等截面直肋（肋端绝热） 温度分布： =0ch(m(x-H)/ch(mH), 肋端： 热量： 肋效率： （6）、有内热源的导热 温度分布： （第三类边界条件） （第一类边界条件） 热流密度： （7）、变截面一维稳态导热： 其中： （8）、导热问题差分方程建立： 1）、差分替代微分 2）、控制容积法 三、 非稳态导热 1、 基本概念毕渥准则数（Bi、Biv ）、傅立叶数（Fo 、Fov ）、时间常数、集总参数法及其使用条件、分离变量法和诺谟图。2、 理论（1）、一维、二维、三维非稳态导热问题的完整数学描述：方程边界条件初始条件（2）、Bi 时，非稳态导热问题的完整数学描述（集总参数法）3、 计算（1）、集总参数法（ Biv 0.1M, M=1（平板）,1/2（圆柱）,1/3（圆球） W J 时间常数 ： 4、 非稳态导热的数值解法。5、 分析：各种情况下非稳态温度分布的定性描述。 四 对流与相变换热 1 基本概念边界层（层流、紊流、层流底层、温度边界层、Pr、Re、Gr的物理概念、数量级，定性温度，定性尺度，管内层流入口效应和定型段（充分发展），管长修正，温度修正，弯管修正，当量直径，膜状凝结，珠状凝结，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸腾，膜状沸腾，沸腾换热临界热流密度，烧毁点，大容器沸腾换热曲线。2 理论（1） 对流换热的数学描写动量方程（2个）能量方程连续性方程换热方程边界条件（2） 附面层微分方程组及其求解（3） 附面层积分方程组及其求解（4） 雷诺比拟（5） 相似原理3 计算（1） 管槽 : （注意考虑各种修正）（2） 横掠单管和管束: （3） 自然对流: 4 分析（1） 影响对流换热系数的因素及其物理机理（2） 根据边界层画出各类对流换热局部对流换热系数曲线（3） 管内强制对流进行管长、弯管及其温度修正的物理原因（4） 影响膜状凝结换热的因素（5） 珠状凝结换热为何强于膜态凝结（6） 大容器饱和沸腾曲线（7） 对流换热系数的大概数量级 五 辐射换热 1 概念黑体、灰体、黑度（发射率）、单色黑度（光谱发射率）、定向黑度（定向发射率）、辐射力（本身辐射）、单色（光谱）辐射力、吸收率（比）、单色（光谱）吸收率（比）、反射率、透射率、镜反射、漫反射、黑体辐射函数、立体角、可见辐射面积、定向辐射强度、有效辐射、投入辐射、角系数及其性质、表面热阻、空间热阻、求解辐射换热网络法、重辐射表面、复合换热、气体辐射特性。2 理论普朗克定律: W/m3 维恩位移定律: 斯蒂芬玻尔兹曼定律（四次方定律）: W/m2 兰贝特定律: ， 基尔霍夫定律: 3 计算（1） 角系数代数法: (a) 一个方向无限长封闭三凸面 (b) 一个方向无限长任意两凸面 (c) 由角系数定义直接计算查表（资料）法积分法（2） 角系数性质相对性： 完整性： 分解性： （3） 两表面封闭体系的辐射换热量一般式： 几种特殊情况的简化式：（a） X1-2=1时： （b）X1-2=X2-1=1 时： (c) A1/A20时： 4 分析（1） 辐射特点（与对流和导热相比）（2） 一般意义的辐射与阳光辐射的区别（3） 黑体与黑色物体的区别，白体与白色物体的区别（4） 基尔霍夫定律的条件（5） 黑度对辐射换热系数的影响（6） 减少辐射换热的方法 六 传热与换热器 1概念传热系数、表面传热系数、辐射换热表面传热系数、复合换热表面传热系数、临界绝缘直径、肋面总效率、肋化系数、顺流、逆流、叉流、传热有效度、NTU、套管式换热器、壳管式换热器、壳程数、管程数、污垢热阻，强化换热的原则。2计算（1） 传热系数平壁： 圆筒壁： （2）临界绝缘直径 （3）对数平均温差 （4）换热器计算： 3 定性分析（1） 常见强化传热措施（2） 各种流型的比较（a） ；（b） 逆流壁温高于顺流壁温；（c） qm1c1与qm2c2 之一为无穷大(如有一侧凝结或沸腾): （3） 纯顺流和纯逆流流体温度沿程变化曲线例如： ， C， ， 作出其温度变化的沿程曲线。三、 非稳态导热 1、 基本概念毕渥准则数（Bi、Biv ）、傅立叶数（Fo 、Fov ）、时间常数、集总参数法及其使用条件、分离变量法和诺谟图。2、 理论（1）、一维、二维、三维非稳态导热问题的完整数学描述：方程边界条件初始条件（2）、Bi 时，非稳态导热问题的完整数学描述（集总参数法）3、 计算（1）、集总参数法（ Biv 0.1M, M=1（平板）,1/2（圆柱）,1/3（圆球） W J 时间常数 ： 4、 非稳态导热的数值解法。5、 分析：各种情况下非稳态温度分布的定性描述。 四 对流与相变换热 1 基本概念边界层（层流、紊流、层流底层、温度边界层、Pr、Re、Gr的物理概念、数量级，定性温度，定性尺度，管内层流入口效应和定型段（充分发展），管长修正，温度修正，弯管修正，当量直径，膜状凝结，珠状凝结，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸腾，膜状沸腾，沸腾换热临界热流密度，烧毁点，大容器沸腾换热曲线。2 理论（1） 对流换热的数学描写动量方程（2个）能量方程连续性方程换热方程边界条件（2） 附面层微分方程组及其求解（3） 附面层积分方程组及其求解（4） 雷诺比拟（5） 相似原理3 计算（1） 管槽 : （注意考虑各种修正）（2） 横掠单管和管束: （3） 自然对流: 4 分析（1） 影响对流换热系数的因素及其物理机理（2） 根据边界层画出各类对流换热局部对流换热系数曲线（3） 管内强制对流进行管长、弯管及其温度修正的物理原因（4） 影响膜状凝结换热的因素（5） 珠状凝结换热为何强于膜态凝结（6） 大容器饱和沸腾曲线（7） 对流换热系数的大概数量级 五 辐射换热 1 概念黑体、灰体、黑度（发射率）、单色黑度（光谱发射率）、定向黑度（定向发射率）、辐射力（本身辐射）、单色（光谱）辐射力、吸收率（比）、单色（光谱）吸收率（比）、反射率、透射率、镜反射、漫反射、黑体辐射函数、立体角、可见辐射面积、定向辐射强度、有效辐射、投入辐射、角系数及其性质、表面热阻、空间热阻、求解辐射换热网络法、重辐射表面、复合换热、气体辐射特性。2 理论普朗克定律: W/m3 维恩位移定律: 斯蒂芬玻尔兹曼定律（四次方定律）: W/m2 兰贝特定律: ， 基尔霍夫定律: 3 计算（1） 角系数代数法: (a) 一个方向无限长封闭三凸面 (b) 一个方向无限长任意两凸面 (c) 由角系数定义直接计算查表（资料）法积分法（2） 角系数性质相对性： 完整性： 分解性： （3） 两表面封闭体系的辐射换热量一般式： 几种特殊情况的简化式：（a） X1-2=1时： （b）X1-2=X2-1=1 时： (c) A1/A20时： 4 分析（1） 辐射特点（与对流和导热相比）（2） 一般意义的辐射与阳光辐射的区别（3） 黑体与黑色物体的区别，白体与白色物体的区别（4） 基尔霍夫定律的条件（5） 黑度对辐射换热系数的影响（6） 减少辐射换热的方法 六 传热与换热器 1概念传热系数、表面传热系数、辐射换热表面传热系数、复合换热表面传热系数、临界绝缘直径、肋面总效率、肋化系数、顺流、逆流、叉流、传热有效度、NTU、套管式换热器、壳管式换热器、壳程数、管程数、污垢热阻，强化换热的原则。2计算（1） 传热系数平壁： 圆筒壁： （2）临界绝缘直径 （3）对数平均温差 （4）换热器计算： 3 定性分析（1） 常见强化传热措施（2） 各种流型的比较（a） ；（b） 逆流壁温高于顺流壁温；（c） qm1c1与qm2c2 之一为无穷大(如有一侧凝结或沸腾): （3） 纯顺流和纯逆流流体温度沿程变化曲线例如： ， C， ， 作出其温度变化的沿程曲线。四 对流与相变换热 1 基本概念边界层（层流、紊流、层流底层、温度边界层、Pr、Re、Gr的物理概念、数量级，定性温度，定性尺度，管内层流入口效应和定型段（充分发展），管长修正，温度修正，弯管修正，当量直径，膜状凝结，珠状凝结，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸腾，膜状沸腾，沸腾换热临界热流密度，烧毁点，大容器沸腾换热曲线。2 理论（1） 对流换热的数学描写动量方程（2个）能量方程连续性方程换热方程边界条件（2） 附面层微分方程组及其求解（3） 附面层积分方程组及其求解（4） 雷诺比拟（5） 相似原理3 计算（1） 管槽 : （注意考虑各种修正）（2） 横掠单管和管束: （3） 自然对流: 4 分析（1） 影响对流换热系数的因素及其物理机理（2） 根据边界层画出各类对流换热局部对流换热系数曲线（3） 管内强制对流进行管长、弯管及其温度修正的物理原因（4） 影响膜状凝结换热的因素（5） 珠状凝结换热为何强于膜态凝结（6） 大容器饱和沸腾曲线（7） 对流换热系数的大概数量级 五 辐射换热 1 概念黑体、灰体、黑度（发射率）、单色黑度（光谱发射率）、定向黑度（定向发射率）、辐射力（本身辐射）、单色（光谱）辐射力、吸收率（比）、单色（光谱）吸收率（比）、反射率、透射率、镜反射、漫反射、黑体辐射函数、立体角、可见辐射面积、定向辐射强度、有效辐射、投入辐射、角系数及其性质、表面热阻、空间热阻、求解辐射换热网络法、重辐射表面、复合换热、气体辐射特性。2 理论普朗克定律: W/m3 维恩位移定律: 斯蒂芬玻尔兹曼定律（四次方定律）: W/m2 兰贝特定律: ， 基尔霍夫定律: 3 计算（1） 角系数代数法: (a) 一个方向无限长封闭三凸面 (b) 一个方向无限长任意两凸面 (c) 由角系数定义直接计算查表（资料）法积分法（2） 角系数性质相对性： 完整性： 分解性： （3） 两表面封闭体系的辐射换热量一般式： 几种特殊情况的简化式：（a） X1-2=1时： （b）X1-2=X2-1=1 时： (c) A1/A20时： 4 分析（1） 辐射特点（与对流和导热相比）（2） 一般意义的辐射与阳光辐射的区别（3） 黑体与黑色物体的区别，白体与白色物体的区别（4） 基尔霍夫定律的条件（5） 黑度对辐射换热系数的影响（6） 减少辐射换热的方法 六 传热与换热器 1概念传热系数、表面传热系数、辐射换热表面传热系数、复合换热表面传热系数、临界绝缘直径、肋面总效率、肋化系数、顺流、逆流、叉流、传热有效度、NTU、套管式换热器、壳管式换热器、壳程数、管程数、污垢热阻，强化换热的原则。2计算（1） 传热系数平壁： 圆筒壁： （2）临界绝缘直径 （3）对数平均温差 （4）换热器计算： 3 定性分析（1） 常见强化传热措施（2） 各种流型的比较（a） ；（b） 逆流壁温高于顺流壁温；（c） qm1c1与qm2c2 之一为无穷大(如有一侧凝结或沸腾): （3） 纯顺流和纯逆流流体温度沿程变化曲线例如： ， C， ， 作出其温度变化的沿程曲线。四 对流与相变换热 1 基本概念边界层（层流、紊流、层流底层、温度边界层、Pr、Re、Gr的物理概念、数量级，定性温度，定性尺度，管内层流入口效应和定型段（充分发展），管长修正，温度修正，弯管修正，当量直径，膜状凝结，珠状凝结，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸腾，膜状沸腾，沸腾换热临界热流密度，烧毁点，大容器沸腾换热曲线。2 理论（1） 对流换热的数学描写动量方程（2个）能量方程连续性方程换热方程边界条件（2） 附面层微分方程组及其求解（3） 附面层积分方程组及其求解（4） 雷诺比拟（5） 相似原理3 计算（1） 管槽 : （注意考虑各种修正）（2） 横掠单管和管束: （3） 自然对流: 4 分析（1） 影响对流换热系数的因素及其物理机理（2） 根据边界层画出各类对流换热局部对流换热系数曲线（3） 管内强制对流进行管长、弯管及其温度修正的物理原因（4） 影响膜状凝结换热的因素（5） 珠状凝结换热为何强于膜态凝结（6） 大容器饱和沸腾曲线（7） 对流换热系数的大概数量级 五 辐射换热 1 概念黑体、灰体、黑度（发射率）、单色黑度（光谱发射率）、定向黑度（定向发射率）、辐射力（本身辐射）、单色（光谱）辐射力、吸收率（比）、单色（光谱）吸收率（比）、反射率、透射率、镜反射、漫反射、黑体辐射函数、立体角、可见辐射面积、定向辐射强度、有效辐射、投入辐射、角系数及其性质、表面热阻、空间热阻、求解辐射换热网络法、重辐射表面、复合换热、气体辐射特性。2 理论普朗克定律: W/m3 维恩位移定律: 斯蒂芬玻尔兹曼定律（四次方定律）: W/m2 兰贝特定律: ， 基尔霍夫定律: 3 计算（1） 角系数代数法: (a) 一个方向无限长封闭三凸面 (b) 一个方向无限长任意两凸面 (c) 由角系数定义直接计算查表（资料）法积分法（2） 角系数性质相对性： 完整性： 分解性： （3） 两表面封闭体系的辐射换热量一般式： 几种特殊情况的简化式：（a） X1-2=1时： （b）X1-2=X2-1=1 时： (c) A1/A20时： 4 分析（1） 辐射特点（与对流和导热相比）（2） 一般意义的辐射与阳光辐射的区别（3） 黑体与黑色物体的区别，白体与白色物体的区别（4） 基尔霍夫定律的条件（5） 黑度对辐射换热系数的影响（6） 减少辐射换热的方法 六 传热与换热器 1概念传热系数、表面传热系数、辐射换热表面传热系数、复合换热表面传热系数、临界绝缘直径、肋面总效率、肋化系数、顺流、逆流、叉流、传热有效度、NTU、套管式换热器、壳管式换热器、壳程数、管程数、污垢热阻，强化换热的原则。2计算（1） 传热系数平壁： 圆筒壁： （2）临界绝缘直径 （3）对数平均温差 （4）换热器计算： 3 定性分析（1） 常见强化传热措施（2） 各种流型的比较（a） ；（b） 逆流壁温高于顺流壁温；（c） qm1c1与qm2c2 之一为无穷大(如有一侧凝结或沸腾): （3） 纯顺流和纯逆流流体温度沿程变化曲线例如： ， C， ， 作出其温度变化的沿程曲线。四 对流与相变换热 1 基本概念边界层（层流、紊流、层流底层、温度边界层、Pr、Re、Gr的物理概念、数量级，定性温度，定性尺度，管内层流入口效应和定型段（充分发展），管长修正，温度修正，弯管修正，当量直径，膜状凝结，珠状凝结，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸腾，膜状沸腾，沸腾换热临界热流密度，烧毁点，大容器沸腾换热曲线。2 理论（1） 对流换热的数学描写动量方程（2个）能量方程连续性方程换热方程边界条件（2） 附面层微分方程组及其求解（3） 附面层积分方程组及其求解（4） 雷诺比拟（5） 相似原理3 计算（1） 管槽 : （注意考虑各种修正）（2） 横掠单管和管束: （3） 自然对流: 4 分析（1） 影响对流换热系数的因素及其物理机理（2） 根据边界层画出各类对流换热局部对流换热系数曲线（3） 管内强制对流进行管长、弯管及其温度修正的物理原因（4） 影响膜状凝结换热的因素（5） 珠状凝结换热为何强于膜态凝结（6） 大容器饱和沸腾曲线（7） 对流换热系数的大概数量级 五 辐射换热 1 概念黑体、灰体、黑度（发射率）、单色黑度（光谱发射率）、定向黑度（定向发射率）、辐射力（本身辐射）、单色（光谱）辐射力、吸收率（比）、单色（光谱）吸收率（比）、反射率、透射率、镜反射、漫反射、黑体辐射函数、