传热学第一章.pptx

传热学,孔凡什么是传热学呢？,首先第一话题,传热学能解决什么问题呢？,传热学又有哪些应用呢？,传热与温度存在何种关系?,工程热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律,热力学第一定律:关于能量守恒能量数量,热力学第二定律:关于能量品质能量质量,进入第二话题,传热学以热力学第一定律和第二定律为基础,热力学相关知识是传热学研究的基础,(1)热力学+传热学=热科学(ThermalScience),系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。,关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。,传热学在科学技术各个领域中的应用强化传热削弱传热温度控制,定量计算传递的热量,确定物体内各点温度,工程传热问题,工程技术领域：动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术,b夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？,c北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？,引例,a人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？,进入第三话题：热传递的基本方式,热量传递的三种基本方式,1.热传导,气态，微观粒子间距大，导热能力差,金属非金属液体气体,固态，微观粒子间距小，导热能力强,液态，微观粒子间距较大，导热能力较差,2.热对流,除导热方式外，更多以流体微团宏观位移方式实现热量的传递。,对流换热方式导热方式,温差造成流体密度差，在重力场作用下所形成的浮力作用,机械设备形成的外力场作用,强迫对流（ForcedConvection）自然对流（NaturalConvection）,3.热辐射,何谓辐射？,辐射能量为电磁波形式,温度0K的物体都会向外辐射能量,辐射能量分布在不同波段上，具有某种规律,何谓热辐射？,物体因热的原因发射辐射能的现象,工业上关注的热辐射分布在一个很窄的频率(或波长)范围内(0.1100m),何谓辐射换热？,物体发射辐射能的同时，也在接受其它物体发射的热辐射。物体间这种方式进行的热量交换称为辐射换热。,不需要物体间的接触（真空中能够进行）不需要物体的宏观运动,辐射换热有何特点？,三种传热方式实际都不是单独出现的。,热流密度,也可写成：,注意适用范围：,可适用于稳态和非稳态，但公式的获得来自稳态只适用于某一点或某一截面,导热系数,（1768-1830）法国数学家及物理学家,针对简单大平板情况的应用,无内热源稳态，两壁面维持恒定温度tw1，tw2导热系数为定值,表面传热系数（也称换热系数）,又可表述成：,（1643-1727）英国,上式揭示了理想物体（黑体）对周围空间所发射的辐射能大小。,（1835-1893）澳大利亚物理学家,针对简单情形：两平行放置的无限大黑体平表面，其间介质为完全透射体,两表面间的热量交换为：,能量平衡法,热阻分析法,进入本章最后一个话题,热力学第一定律,储存能量的增值=进入能量-离开能量+自产能,要包含能量项的取舍,能量项正负符号的选定,能量项的具体表示,例题,炉墙外侧面为分析能量平衡的控制表面,温差（或称温压）是热量流动的驱动力,热阻是热量流动的阻力,针对不同传热方式，热阻的表达形式不同,导热热阻,对流热阻,辐射热阻,由：,在一个串联的热量传递过程中，如果