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传热总结范文 传热学授课教案课程编号030203课程名称传热学课程类别专业基础课英文Heat Transfer适用专业建筑环境与设备工程先修课程高等数学、流体力学、热力学总学时68学时实验学时4学时授课学时:60学时上机学时4学时 一、课程的性质与任务本课程是建筑环境与设备工程专业的一门专业基础课。 它应该使学生获得必要的巩固的有关热能传递的基本理论知识、相应的分析计算能力以及一定的实验技能的训练。 它不仅为学习专业知识提供扎实的理论基础，也为培养提高学生分析和解决工程实际问题能力提供了重要环节。 绪论0.1传热学的研究内容与研究方法介绍传热学的研究对象及其在科学技术中的作用；热能、热量的定义；传热学课程学习的主要目的；传热学的主要研究方法:理论分析、数值模拟、实验研究、比拟（类比）法0.2热量传递的基本方式热传导(heat conduction)定义？?大平壁的一维稳态导热Atw1tw2?=导热系数的定义及单位？平壁的导热热阻，表示物体对导热的阻力，单位为K/W:R A=热对流(heat convection)热对流与对流换热的定义，及区别。 牛顿冷却公式=Ah(twtf)或q=h(twtf)热辐射（heat radiation）热辐射及辐射力的物理意义及其定义热辐射的主要特点四个特点？0.3传热过程定义热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。 由三个相互串联的环节组成:（冬季外墙为例）。 通过平壁的稳态传热过程热流量的求解，热阻网络图，传热系数本章重点 （1）热传导、热对流、热辐射三种热量传递基本方式的机理及特点； （2）热流量、热流密度、导热系数、对流换热、表面传热系数、传热系数、热阻等基本概念； （3）灵活运用平壁的一维稳态导热公式、对流换热的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传热过程计算公式进行相关物理量的计算课后作业11，12，13，14。 选作 5、7。 第一章导热理论基础本章主要内容 （1）与导热有关的基本概念； （2）导热的基本定律； （3）导热现象的数学描述方法。 导热问题研究方法从连续介质的假设出发、从宏观的角度来讨论导热热流量与物体温度分布及其他影响因素之间的关系。 第一节基本概念及傅里叶定律1.1基本概念温度场(temperature field)t=f(x,y,z,)，用文字描述温度不随时间变化的温度场，其中的导热称为稳态导热t=f(x,y,z) (0)?=?t等温面与等温线（类似于等高线contour）定义特征1同一时刻，物体中温度不同的等温面或等温线不能相交；2在连续介质的假设条件下，等温面（或等温线）或者在物体中构成封闭的曲面（或曲线），或者终止于物体的边界，不可能在物体中中断。 温度梯度(temperature gradient,方向和大小)定义等温面法线方向的温度变化率矢量t tn?=?grad n温度梯度是矢量，指向温度增加的方向。 在直角坐标系中，温度梯度可表示为t t t t x yz?=+?grad i j k热流密度(heat flux)及热流矢量热流密度矢量方向指向温度降低的方向大小通过该点最大的热流密度值n tdA dq在直角坐标系中，热流密度矢量可表示为q=qxi+qy j+qzk1.2导热的基本定律傅里叶定律傅里叶（Fourier）于1822年提出了著名的导热基本定律傅里叶定律，指出了导热热流密度矢量与温度梯度之间的关系。 t tn n?=?=?q grad傅里叶定律的适用条件适用于各向同性物体。 对于各向异性物体，热流密度矢量的方向不仅与温度梯度有关,还与热导率的方向性有关,因此热流密度矢量与温度梯度不一定在同一条直线上。 由傅里叶定律可知,要计算导热热流量,需要知道材料的热导率,还必须知道温度场。 所以,求解温度场是导热分析的主要任务。 第二节导热系数2.1定义导热系数物质导热能力的大小。 根据傅里叶定律表达式q t=grad注意绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。 2.2温度对导热系数的影响一般地说,所有物质的导热系数都是温度的函数,不同物质的热导率随温度的变化规律不同。 纯金属的导热系数随温度的升高而减小。 一般合金和非金属的导热系数随温度的升高而增大。 大多数液体（水和甘油除外）的导热系数随温度的升高而减小。 所有气体的导热系数均随温度升高而增大在工业和日常生活中常见的温度范围内,绝大多数材料的导热系数可以近似地认为随温度线性变化,表示为0=1+bt，注意0及系数b的含义。 2.3多孔材料的导热系数绝大多数建筑材料和保温材料（或称绝热材料）都具有多孔或纤维结构(如砖、混凝土、石棉、炉渣等),不是均匀介质,统称多孔材料。 保温材料（或称绝热材料）用于保温或隔热的材料。 国家标准规定，温度低于350时导热系数小于0.12W/(mK)的材料称为保温材料。 第三节导热微分方程式建立数学模型的目的求解温度场t f(x,y,z,)=导热数学模型的组成导热微分方程式+单值性条件3.1导热微分方程式的导出依据能量守恒和傅里叶定律。 假设1）物体由各向同性的连续介质组成；2）有内热源，表示单位时间、单位体积内的生成热，单位为W/m3。 步骤1）根据物体的形状选择坐标系,选取物体中的微元体作为研究对象；2）根据能量守恒,建立微元体的热平衡方程式3）根据傅里叶定律及已知条件,对热平衡方程式进行归纳、，最后得出导热微分方程式3.2在直角坐标系中建立导热微分方程式V c t t t t x x y yz z?=?+?+?+?&当导热系数为常数时,上述导热微分方程式可简化为其中?2是拉普拉斯算子导温系数a(thermal diffusivity,也称热扩散率)a c=其大小反映物体被瞬态加热或冷却时温度变化的快慢，或者是物体温度趋于均匀一致的能力。 3.3圆柱和球坐标系下的导热微分方程式第四节导热过程的单值性条件单值性条件为完整的描写某个具体的导热过程，必须说明导热过程的具体特点,即给出导热微分方程的单值性条件（或称定解条件），使导热微分方程式具有唯一解。 单值性条件一般包括几何条件、物理条件、时间条件、边界条件几何条件说明参与导热物体的几何形状及尺寸。 几何条件决定温度场的空间分布特点和分析时所采用的坐标系。 物理条件说明导热物体的物理性质,例如物体有无内热源以及内热源的分布规律，给出热物性参数(l、r、c、a等)的数值及其特点等。 时间条件说明导热过程时间上的特点,是稳态导热还是非稳态导热。 对于非稳态导热,应该给出过程开始时物体内部的温度分布规律（称为初始条件）边界条件 (1)第一类边界条件给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律 (2)第二类边界条件给出边界上的热流密度分布及其随时间的变化规律 (3)第三类边界条件给出了与物体表面进行对流换热的流体的温度tf及表面传热系数h。 综上所述,对一个具体导热过程完整的数学描述（即导热数学模型）应该包括: (1)导热微分方程式; (2)单值性条件。 建立合理的数学模型,是求解导热问题的第一步,也是最重要的一步。 对数学模型进行求解,就可以得到物体的温度场,进而根据傅里叶定律就可以确定相应的热流分布。 目前应用最广泛的求解导热问题的方法: (1)分析解法; (2)数值解法; (3)实验方法。 这也是求解所有传热学问题的三种基本方法。 本章小结重点掌握本章如下内容理解温度梯度及热流矢量的概念；理解导热问题的数学描述及变导热系数问题的处理方法；理解单值性条件并能针对不同边界条件写出完整数学描写表达式。 本章作业3，4，7。 选作 5、8。 第二章稳态导热这一章主要讨论以下两个内容1.平壁、圆筒壁、球壁及肋壁等一维稳态导热分析解法;2.二维稳态导热问题的简化计算方法。 工程中大部分导热现象可归纳为一维稳态导热，请举例？第一节通过平壁的一维稳态导热1.1第一类边界条件当平壁的两表面分别维持均匀恒定的温度时，平壁的导热为一维稳态导热1)单层平壁的常物性稳态导热表面面积为A、厚度为d、l为常数、无内热源，两侧表面分别维持均匀恒定的温度tw 1、tw2，且tw1tw2。 选取坐标轴x与壁面垂直,如图所示。 求温度t的分布？热流密度q？方法1导热微分方程22d t0dx=x=0,t=tw1求解结果w1w2w1t(x)t t tx?=?x=,t=tw2由傅立叶定律可得w1w2q dt t tdx?=?=方法2傅里叶定律推导热流密度稳态，qconst，对上式x，t进行积分2)变导热系数问题q dtqdx dtdx=?=?21120w w t w w tqdx dtq t t?=?=当平壁材料的热导率是温度的函数时,平壁一维稳态导热的数学模型为?当温度变化范围不大时,可近似认为导热系数随温度线性变化,即=0(1+bt)求解数学模型可得平壁内的温度分布为:20()()12121112w w2w wt bt t tbt tx+=?+?可见,当平壁材料的导热系数随温度线性变化时,平壁内的温度分布为二次曲线。 试述对右图的三条温度分布曲线导热系数中的线性表达式中系数b的正负号？3)多层平壁的稳态导热多层平壁由多层不同材料组成，当两表面分别维持均匀恒定的温度时，其导热也是一维稳态导热。 以三层平壁为例，假设如图所示显然，通过此三层平壁的导热为稳态导热,各层的热流量相同利用热阻的概念,可以很容易求得通过多层平壁稳态导热的热流量,进而求出各层间接触面的温度。 1.2第三类边界条件（实际问题）表面面积为A、厚度为d、l为常数、无内热源，壁两侧均给出第三类边界条件。 求温度场t？和热流密度q？tw1tw20x t0x t1h f2t w2t w1t f1t2h第二节通过复合平壁的导热本节主要讨论复合平壁的导热复合平壁由多种材料组成，导热系数不同，二维或三维温度场；y或z方向也有热流通过。 假定相差不大，仍可近似地看做一维导热，见右图第三节通过圆筒壁的导热主要讨论圆筒壁稳态导热过程中的壁内温度分布及导热热流量。 3.1单层圆筒壁的稳态导热（第一类边界条件）3.2多层圆筒壁的稳态导热（第一类边界条件）3.3通过圆筒壁的传热过程（第三类边界条件）3.4临界热绝缘直径定义？，重点第四节通过肋壁的导热本节主要通过分析等截面直肋的导热，来说明肋片导热的分析方法，进一步求出肋片的温度分布及散热量4.1常见几种肋片形式4.2等截面直肋的稳态导热分析通过一系列的假定，将肋片内的导热近似认为是沿肋高方向的一维稳态导热。 列导热微分方程式，然后求解温度表达式。 4.2肋片效率定义？及影响因素？最佳肋的概念？对于肋片的散热量，也可通过效率曲线，先求出肋片效率，在求实际散热量。 第五节通过接触面的导热5.1接触热阻的定义？tc=Rc，Rc即为接触热阻5.2接触热阻的影响因素思考减小接触热阻的措施第六节二维稳态导热问题本节注意讨论一种工程上的近似计算二维稳态导热的计算方法前提条件两个等温边界，和若干个绝热边界组成的系统6.1导热的热流量可按下式计算()12=St?t6.2形状因子S，单位，定义等概念本章小结重点掌握如下内容1.充分理解热阻和形状因子的物理意义，会运用它们对平壁、圆筒壁、复合壁及一些重要的二维稳态导热工程的热流量进行计算。 2.在第一类和第二类边界条件下，能对常物性无内热源的一维稳态导热问题进行温度场和导热量的计算。 3.会用平均温度确定导热系数来处理变导热系数时平壁导热量的计算。 4.管道临界热绝缘直径的问题。 5.会用公式计算肋片的温度分布本章作业 10、14，15，17， 25、 26、 29、 31、32。 选作 5、 6、22。 第三章非稳态导热本章主要内容非稳态导热过程中温度场的变化规律及换热量的分析求解方法。 包括1.对流边界条件下一维瞬态导热的分析解法；2.非稳态导热的集总参数分析法；3.半无限大固体的非稳态导热；4.周期性边界条件下的非稳态导热；5.非稳态导热的数值求解方法；第一节非稳态导热的基本概念1.1非稳态导热问题的类型介绍几种非稳态导热现象思考无限大平壁，一侧壁面温度突然升到t1，另一侧壁面温度保持t2，试定性分析平壁内各点温度随时间的变化，及热流量随时间的变化？1.2瞬态导热过程的阶段划分a.不规则情况阶段b.正常情况阶段c.新的稳态阶段第二节无限大平壁的瞬态导热2.1无限大平壁对称冷却或加热问题的分析解假设厚度为2d，导热系数l、热扩散率a为常数，无内热源，初始温度与两侧流体相同，为t0。 两侧流体温度突然降低为tf，并保持不变，平壁表面与流体间对流换热表面传热系数h为常数。 求解思路建立导热微分方程式，引进过余温度将非齐次方程组化为齐次方程，采用分离变量法求解温度表达式。 傅里叶数的物理意义2Fo a=毕渥数的物理意义() (1)Bi hh=求出的分析解()201,2sin cossin cos(,)n nFo n n nnnx xe f Bi Fox?=?+?=2.2分析解的讨论傅里叶数Fo对温度分布的影响当Fo0.2时，平壁内所有各点过余温度的对数都随时间线性变化，并且变化曲线的斜率都相等，这一温度变化阶段称为非稳态导热的正规状况阶段。 冷却率（或加热率）212ma=物理意义是过余温度对时间的相对变化率，单位是1/s。 毕渥数Bi对温度分布的影响定向点的概念集总参数法平壁的导热热阻趋于零，平壁内部各点温度在任一时刻都趋于一致，只随时间而变化，变化的快慢取决于平壁表面的对流换热强度。 定向点在无穷远处。 工程上只要Bi0.1，就可以近似地按这种情况处理，即集总参数法进行计算。 参见课本例题特征尺寸时间常数概念思考对于测温元件，时间常数越大还是越小，测温元件的灵敏性越大？2.3平壁与周围流体之间交换的热量2.4诺模图（海斯勒图）利用线算图可求解温度及热量，注意只适用于Fo0.2的情况。 第四节半无限大物体的非稳态导热半无限大的概念在一定的时间内，边界面处的温度扰动只能传播到有限深度，在此深度以外，物体仍保持原有状态（初始状态）。 于是，在此时间内，可以把物体视为半无限大。 4.1第一类边界条件下半无限大物体的非稳态导热假设半无限大物体具有均匀一致的初始温度t 0、常物性、无内热源,表面温度突然升至tw并保持不变。 选择坐标系如图，这是一维的非稳态导热问题。 分析解讨论渗透厚度？4.2常热流边界条件下半无限大物体的非稳态导热假设半无限大物体具有均匀一致的初始温度t 0、常物性、无内热源,表面温度突然施加常热流热流密度为qw。 分析解表达式为第四节其他形状物体的瞬态导热长圆柱体和球体的冷却或加热问题对于圆柱体和球体在第三类边界条件下的一维非稳态导热问题，解的形式也是Bi、Fo和r/R的函数,0fBi,Fo,r R=?当Fo0.2时，圆柱和球体的一维非稳态导热过程也都进入正规状况阶段，分析解可近似地取无穷级数的第一项，近似结果也被绘成了线算图。 无限长直角柱体、有限长圆柱体和六面体的冷却和加热问题无限长直角柱体的温度场是这两块无限大平壁温度场的乘积；有限长圆柱体的温度场是无限大平壁与无限长圆柱体的温度场的乘积；六面体的温度场是三块无限大平壁的温度场的乘积。 注意分析解与集总参数法的所用的特征尺寸的区别第五节周期性非稳态导热5.1周期性非稳态导热现象周期性变化边界条件下引起的非稳态导热很多情况下边界条件周期性变化可以用简谐波来描述，如T周期;w=2p/T角频率；Aw表面温度的波幅。 5.2周期性边界条件下半无限大物体内的温度响应第一类边界条件数学模型与分析结果温度场的变化特点温度波的衰减；温度波的延迟；温度波的传播速度0w(,)(,)2ierfc4x tx tq ax a=?=()w w,m w w,m wt t A cos2t Acos T=+?=+?w(x,)A expx cosx aTaT?=?5.3周期性边界条件下半无限大物体内的热量传递物体的表面热流密度材料的蓄热系数S，表示温度波的振幅为1时导入物体的最大热流密度。 材料的蓄热系数越大热稳定性就越好。 思考周期性非稳态导热是否有初始条件？本章小结学习本章的基本要求是理解非稳态导数过程的特点和有关准则的意义。 了解无限大平壁在第三类边界条件下非稳态导热分析解的结论及其应用。 能用集总参数法、一维无内热源问题的计算线图法、规则形状物体的二维问题乘积解法计算非稳态导热过程。 了解常热流边界条件下非稳态导热过程的特点、渗透厚度的意义。 理解半无限大物体周期性导热过程的特点、蓄热系数的意义。 本章作业 4、 5、 7、 9、 12、 19、 22、 23、24。 ww()2cos4q AaT=?+?第四章导热问题数值解法基础本章主要以二维稳态导热与一维稳态导热问题为例，说明如何建立有限差分的温度节点方程式，并简要地阐明节点方程式的求解方法。 第一节建立离散方程的方法1.1区域和时间的离散化基本概念节点，子区域，步长，微元体，边界节点1.2建立离散方程的方法泰勒级数展开法向前差分表达式；向后差分；及中心差分表达式热平衡法优点适应性强，物理概念明确第二节稳态导热问题的数值计算2.1内节点离散方程的建立以常物性，无热源的二维稳态导热为例，若网格的划分是均匀的，即x=y，则节点方程式为(),1,1,1,11i j4i ji ji jijt t ttt+?+?=+2.2边界节点离散方程的建立?利用热平衡法思考在不同边界条件下的边界节点的方程式的建立？注意边界节点所代表的区域2.3节点方程组的求解方法逆矩阵法，消元法，迭代法等该问题涉及的方程组系数主要是稀疏矩阵，应采用迭代法。 用迭代法求解节点的离散方程组一定要在计算机上进行。 为加速迭代速度，可以用高斯赛德尔迭代法。 第三节非稳态导热问题的数值计算3.1内部节点温度差分方程（一维非稳态导热为例）显式差分格式节点i的温度对时间的变化率采用向前差分，热平衡方程式可写成111k k k k k kA ti ti A titiA xc titi x x+?+?+=隐式差分格式节点i的温度对时间的变化率采用向后差分，热平衡方程式可写成1111111k kkkkki i i iiiAttAttA xc ttx x+?+?+=对显式差分格式的讨论任意一个内部节点i在(k+1)时刻的温度都可以由该节点及其相邻节点在k时刻的温度由上式直接求出，不必联立求解方程组，这是显式差分格式的优点。 这样就可以从初始温度出发依次求出各时刻的节点温度；显式差分格式的稳定性条件12Fo0?稳定性条件说明，一旦空间步长或时间步长的数值确定之后，另一个步长的数值的就不能任意选择，必须满足稳定性条件。 思考隐式格式与显式格式的区别？3.2边界节点温度差分方程（采用热平衡法列节点方程式）边界节点亦分显式差分格式与隐式差分格式；注意显式差分的稳定性条件。 3.3方程组的求解编程上机调试程序本章小结学习本章的基本要求是掌握有限差分方法的基本原理和求解导热问题的基本步骤。 能对二维稳态导热和一维瞬态导热问题建立有限差分方程，并能用迭代法求解。 了解显式和稳式的特点。 本章作业 1、 2、7及独立编程计算课本两个例题4-2与4-4。 第五章对流换热分析本章主要内容阐述对流换热机理、求解对流换热的基本方法，包括1)理论分析方法；2)两传类比方法，又称半经验方法；3)相似理论得换热准则关联式，又称经验方法。 第一节对流换热概述1.1牛顿冷却公式q=h(twtf)因此求解h是对流换热计算的核心问题1.2对流换热影响因素分别定性讨论各因素对h的影响1.3对流换热微分方程式连续性方程对流换热微分动量方程方程组能量方程对流换热微分方程第二节对流换热微分方程组本节主要目的是导出对流换热微分方程组。 适用范围不可压缩牛顿型流体二维对流换热问题，常物性假定。 分别推导如下四个方程式连续性方程u v0x y?+=动量方程x方向22x22u u u v u Fp uu x y xx y?+?=?+?+?()w fh=f u,t,t,c,l,w,x wx httt y?=?y方向22y22vuv vv Fp vv x y yxy?+?=?+?+?能量方程22p22ctu tv tttxyxy?+?=?+?4个微分方程含有4个量(u、v、p、t)，方程组封闭。 原则上，方程组对于满足上述假定条件的对流换热（强迫、自然、层流、紊流换热）都适用。 第三节边界层换热微分方程组的解3.1流动边界层基本概念边界层厚度；流场划分；边界层的流态；边界层理论即边界层特征，主要有四点。 3.2热边界层注意热边界层厚度3.3数量级分析与边界层微分方程基本思路对微分方程组中的各项进行数量级比较，略去高阶小量。 数量级的概念相同量纲进行比较每个量纲选定一个比较标准选一组独立的完备的标准量通过比较发现对于体积力可以忽略的稳态强迫对流换热，比较x和y方向的动量微分方程，可忽略x方向的动量微分方程。 3.4外掠平板层流边界层微分方程精确解由量级分析得到的微分方程组，可求出速度场，温度场，及局部表面传热系数0.3321/21/3xxh RePr x=特征数关联式，努塞尔数xxNu hx=物理意义？普朗特数Pr a=物理意义？注意定性温度为边界层的算术平均温度第四节边界层换热积分方程组及求解1）边界层动量积分方程选取包含微元段边界层的控制体积abcd作为研究对象，根据控制体积的动量守恒可导出适用于常物性不可压缩牛顿流体的二维稳态边界层动量积分方程求出速度分布及摩擦系数2）边界层能量积分方程对于常物性、无内热源、不可压缩牛顿流体、忽略耗散热的二维稳态对流换热，控制体积的热平衡可表述为单位时间内进入控制体的热量等于流出控制体的热量。 求出温度分布及局部表面传热系数结论计算结果与精确解相等。 第五节动量传递和热量传递的类比本节主要利用两传类比讨论紊流换热问题。 5.1紊流动量传递和热量传递l tttq qq cat cat c(a a)t y y y?=+=?=?+?5.2雷诺类比雷诺类比的表达式及适用条件斯坦登数表达式5.3外掠平板紊流换热准则关联式第六节相似理论基础相似原理指导下的实验研究仍然是解决复杂对流换热问题的可靠方法。 6.1相似原理主要包含以下内容 （1）物理现象相似的定义 （2）物理现象相似的性质 （3）相似特征数之间的关系 （4）物理现象相似的条件注意同类物理现象的定义l tttuu()u yyy?=+=+=+?6.2相似原理指导下的实验研究方法相似原理回答了进行对流换热实验研究所必须解决的3个主要问题如何安排试验；怎样实验数据；实验结果的适用性。 1）实验安排2）实验数据的测量与注意由于单相流体强迫对流换热特征数关联式是在一定的Re、Pr变化范围内通过实验获得的，并且关系式中的常数大小还与特征长度、定性温度的选择有关，所以每一个对流换热特征数关联式只适用于一定的Re、Pr范围及确定的特征长度与定性温度。 本章小结重点掌握如下内容1）对流换热的分类、特点及影响因素；2）灵活运用牛顿冷却公式计算对流换热问题3）边界层理论的主要内容及其对求解对流换热问题的指导意义4）对流换热边界层微分方程组的内容和形式；5）对流换热解的函数形式特征数关联式，特征数Nu、Re、Pr的物理意义；6）动量传递与热量传递比拟法的基本原理和契尔顿科尔本比拟式；7）相似理论的主要内容及其对求解对流换热问题的指导意义。 本章作业 13、 14、 18、 19、 26、 29、33。 第六章单相流体对流换热及准则关联式本章主要讨论管内受迫对流换热，自然对流，混合对流等换热特点并推荐准则关联式。 第一节管内受迫对流换热1.1一般分析基本概念进口段与充分发展段；管内流体平均速度的求解；管内流体平均温度1.2管内受迫对流换热的计算紊流与层流的准则关联式注意定性温度与定型尺寸的选择第二节外掠圆管对流换热2.1外掠单管准则关联式，定性温度与定型尺寸2.2外掠管束准则关联式，定性温度与定型尺寸第三节自然对流换热分类无限空间自然对流换热例如，热力管道表面散热有限空间自然对流换热例如，空气夹层3.1无限空间自然对流换热定性分析自然对流换热边界层及局部表面传热系数的变化通过边界层微分方程组或积分方程组，可获得层流时的理论解。 由实验关联式得表面传热系数（常用计算方法）格拉晓夫准则32Gr gtl=3.2有限空间自然对流换热分为三种情况当量表面传热系数的定义定性温度为121()m2wwt=t+t；定型尺寸为夹层厚度。 3.3混合对流换热了解本章小结对每一类换热问题都应注意理解流动及换热的机理；掌握典型条件下换热系数的数量级大小，理解影响因素及强化换热的基本途径；掌握流态的判别；准则关联式的选用时要特别注意关联式的条件和使用范围。 本章作业 17、 20、 21、 23、 32、 42、 43、53。 第七章凝结与沸腾换热本章内容在饱和温度下由气态转变为液态的过程为凝结；在饱和温度下，由液态转变为气态的过程为沸腾；二者均为伴随相变化的对流换热，讨论相变换热机理及基本的换热准则并联式。 第一节凝结换热1-1概述蒸汽同低于饱和温度的冷壁接触，有两种凝结方式膜状凝结和珠状凝结。 珠状凝结具有较高的表面传热系数，但一般工业设备中均为膜状凝结。 本节仅讨论纯蒸气的膜状凝结1-2膜状凝结换热 一、层流膜状凝结理论解层流膜状凝结理论解是1916年努谢尔特最先导得的，努氏根据连续液膜层流运动及导热机理，建立了液膜运动方程式和能量方程式，然后求解液膜内的速度场和温度场，从而得出换热系数的理论解。 努氏对液膜的速度场和温度场所作的若干个假定。 推导过程以液膜为研究对象，取一微元体，列动量微分方程式求出速度场由速度场积分可求出质流量M()根据热平衡关系式，求出任一位置的液膜厚度。 列能量微分方程式求出温度场根据凝结换热量等于该段膜层的导热量()()s wx s wtt httdxdx?=积分求出垂直壁面层流液膜的平均表面传热系数1234()0.943swg rl tt h?=?同理，可得水平圆管外壁的平均凝结壁面传热系数。 注意定性温度与定型尺寸的选取。 二、层流膜状凝结换热准则关系式凝结液膜雷诺数Rec及凝结准则Co Ree me m;c du du=13232Co hg?=?三紊流膜状凝结紊流换热准则关联式则整个壁面的平均凝结换热系数应按加权平均计算1-3影响膜状凝结的因素及增强换热的措施影响因素1蒸气速度2蒸气含不凝气体3表面粗糙度4蒸气含油5过热蒸气增强凝结换热措施1改变表面几何特征2有效排出不凝气体3加速凝液排除第二节沸腾换热沸腾分为大空间沸腾和有限空间沸腾2-1大空间沸腾换热高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所进行的沸腾，称为大空间沸腾。 一、饱和沸腾过程和沸腾曲线饱和沸腾时，壁温与饱和温度之差称为沸腾温差，它对沸腾状态有很大的影响，通过沸腾时的热流通量q随沸腾温差t的变化予以阐明。 二者的关系曲线称为沸腾曲线。 随t的变化有三种沸腾状态对流沸腾、泡态沸腾及膜态沸腾。 二、泡态沸腾机理通过气泡的生成长大和传热的规律说明泡态沸腾的机理。 三、大空间泡态沸腾换热系数的计算综上所述，各影响因素归纳为下列函数关系=f（t，g（lv）,r,cp,Cw) 四、泡态沸腾换热的增强措施2-2管内沸腾换热第三节热管热管定义由管壳、管芯（起毛细管作用的多孔结构物）和工作液组成的一个封闭系统。 热管特点:靠蒸气流动传输热量，故传能力大，若把它当作导热元件看待，它的导热能力可超过同样形状和大小的铜、银品的导热能力几倍到几千倍；由于沸腾和凝结是在同一根管内，两者间几乎没有压力差，故加热区和散热区的温度接近相等，整个热管趋于等温，减少了传热时的温差损失。 采用不同的工作液，可使热管适应由-200到2200的温度范围内工作；在热量传递中，具有变换热流通量的性能，即加热区和散热区热管表面的热流量可以不同；结构简单，无运动部件，工作可靠，可根据使用对象做成直管、弯管、圆筒等等。 本章小结本章叙述了凝结和沸腾换热的机理，影响因素及其计算方法。 学习本章的基本要求是了解凝结换热的Nusselt理论解，相似准则意义及凝结换热关联式的应用。 了解沸腾换热机理，沸腾曲线，主要影响因素，沸腾换热的计算方法。 了解热管工作原理及其主要特点。 本章作业 3、 11、 12、 13、 19、22。 第八章热辐射的基本概念本章内容介绍热辐射的基本概念；讨论热辐射的几个基本定律；第一节基本概念 1、1热辐射的本质和特点本质电磁波，波动性和粒子性；电磁波谱特点 1、2吸收,反射和透射吸收率，反射率及透射率的定义透明体，白体及黑体的定义 1、3辐射强度和辐射力 一、辐射力E；定义 二、辐射强度立体角定义，单位，W/(m2?sr)单色辐射强度W/(m2?sr?m) 三、单色辐射力E；定向辐射力E；单色定向辐射力,E注意辐射力是以发射物体的单位面积作为计算依据，而辐射强度是以垂直于发射方向的单位投影面积作为计算依据。 第二节热辐射的基本定律21普朗克定律 一、普朗克定律给出黑体单色辐射力和波长、热力学温度之间的函数关系，xx0522exp1exp1b Ehc chc ckT T=? 二、维恩位移定律内容maxT=2897.6m?K思考加热金属时，试用维恩位移定律分析金属颜色随温度的变化。 22斯蒂芬-玻尔兹曼定律4b bE=T黑体辐射函数 2、3兰贝特余弦定律12n I I I=L L=或cos cos cos nn EI IE=注意只有漫辐射表面遵守兰贝特余弦定律，且有E=I 2、3基尔霍夫定律 一、实际物体的辐射发射率发射率；单色发射率；定向发射率；单色定向发射率定义及表达式实际物体的辐射强度不遵循兰贝特余弦定律对非金属表面0.951.0n=?对磨光金属表面1.01.2n=?基尔霍夫定律表达式对于表面间存在辐射换热,=对于漫射表面=对于灰表面=对于漫灰表面=本章小结本章重点掌握如下内容理解热辐射本质和特点。 有关黑体、灰体、漫射体、发射率（黑率）、吸收率的概念。 理解和熟悉热辐射的基本定律，重点是斯蒂芬玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律。 了解影响实际物体表面辐射特性的因素。 本章作业 7、 9、 10、 13、 14、 15、18。 第九章辐射换热计算本章主要内容讨论了漫射灰表面间的辐射换热计算；参与辐射换热诸表面必须组成封闭腔；引出辐射热阻的单元网络；分析了气体辐射的特点、规律以及气体和包壳间辐射换热后，简要地叙述了火焰辐射、太阳辐射等问题。 第一节黑表面间的辐射换热 1、1任意位置两非凹黑表面间的辐射换热