教学内容备注热量传输热量传输的基本概念及基本

1、辽宁科技学院讲稿，其e，单位 q ,单位教学内容第二篇热量传输第五章热量传输的基本概念及基本定律5.1基本概念5.1.1温度场7 = /(X , y, Z U )物体中各点的温度不随时间变化的温度场，称为稳态温度场(或定常温度场) 表达式简化为：T = /(X ,在某些特殊情况下，物体的温度仅在一个或二个坐标方向有变化，这种情况下的 温度场称为一维温度场或二维温度场，写成表达式为T = f ( x )5.1.2等温线和等温面温度场中同一瞬间由相同温度点组成的面称为等温面。它可以是平面，也可以是 曲面。等温面上的任意一条线称为等温线，它可以是直线，也可以是曲线。5.1.3温度梯度温度场中任意一点

2、沿等温面法线方向的温度变化率称为该点的温度梯度。grad T - lim -n - nAn0dm5.1.4热流量与热流密度温度场中，单位时间内，经由某一给定面积传递的热量称热流量，记为为W。单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度(又称比热流)，记为为 W / m2。传热量 =qA (W)5.2热量传递三种基本方式及其基本规律 热量传递有三种基本方式，即导热、对流和热辐射。5.2.1导热1 .导热物体各部分之间不发生相对位移时，依靠物体内部的分子、原子及自由电子等微 观粒子的热运动而产生的热量传递称为热传导，简称导热。2 .傅里叶导热定律q = 一人cn0 "-入片耳3 .热导率傅里

3、叶定律中的热导率又是物质的热物性参数，代表着物质本身导热能力的大小。 单位(W/m?C)热导率的大小取决于物质的种类和温度。查表。式中A温度为r仁时的热导率;打F为0 U叶的热导率；h由实驗测崔的温度系数:522对流1 .对流对流是指流体各部分之间发生相对位移时，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。2 .计算公式对流换热的形式较多，但无论哪一种形式的对流换热，单位时间、单位面积上所 交换的热量都可以采用牛顿冷却公式来计算。如果把温差(也称温压)记为 T ,并规定永远取正值，则牛顿冷却公式可表示为0 = Mir (w)5.2.3热辐射1 .热辐射的含义通过电磁波传递能量的方式称为辐射。物体会因

4、各种原因发出 辐射能，其中因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。通过热辐射进行热量传递称 为辐射换热。2 .热辐射的特点(I )依靠电磁波传递能量。(2 )热辐射不需要任何介质，可以在真空中传播。(3 )辐射换热不仅产生能量的转移，而且还伴随着能量形式的转化。辐射时热能 转换为辐射能，而被吸收时又将辐射能转换为热能。(4 )自然界中所有物体都在不停地向空间发出热辐射，同时，又不断地吸收其 他物体发出的热辐射，辐射和吸收过程的综合结果就形成了物体间以辐射方式进行的 热量传递一辐射换热。物体与周围环境处于热平衡时，物体发出的辐射能和吸收的 辐射能相等，辐射换热量等于零。但这时，辐射过程、吸收过程仍

5、在不停地进行，这 种平衡属于动态平衡。3 .斯蒂芬一玻尔兹曼定律设有一黑体，表面积为A，热力学温度为TK ，则单位时间内黑体发射的辐射能由斯蒂芬一玻尔兹曼定律(也称四次方定律)描述为一切实际物体的辐射能力均小于同温度下的黑体的辐射能力，实际物体的辐射能 采用下式计算在工程冋题中，同一环节有时存在着两种或者两种以上热量传递方式同时出现的 情况，我们把同一环节中两种以上的热量传递方式同时出现的换热称为复合换热。思考题：作业题：第六章导热6.1图氐I激元平行六面体的导热分析 pc '升* +却中dF 碍式中，入/p c=a,称为热扩散率(又称导温系数)。 对无内热源的一维稳态导热问题，导热微

6、分方程可简化成为6.1.2初始条件及边界条件导热问题的常见边界条件可归纳为以下三类：(1 )规定了边界上的温度值，称为第一类边界条件。(2 )规定了边界上的热流密度值，称为第二类边界条件。(3 )规定了边界上物体与周围流体间的对流换热系数h及周围流体的温度 Tf，称为三类边界条件。6.2 一维稳态导热6.2.1平壁的导热1 .单层平壁的导热边界条件为r：dr TV 巧dx 5几当热导率是温度的线性函数时，即入t= 0 ( 1 + bt),只要取计算区域平均温度下的面值代入入的计算公式，就可获得正确的结果。例6.12rS 6.3三层平壁7 二 ；7Xi【例6.2】622圆筒壁的导热1 .单层圆筒

7、壁的稳态导热971Ln7.-二i 口O E *哉吩加（珥一 T七27：和（珥-丁2）=取 =""T应；）L吒）2 .多层圆筒壁的稳态导热2卅（齢-叭）思考题：作业题：p115 no.10 11?f7.l热辺界层及层内的温席分布第7章对流换热7.1对流换热概述7.1.1对流换热和牛顿冷却公式温度边界层定义7.1.2换热系数的影响因素.流动状态和流动起因.流体的物理性质.流体有无相变换热面的几何形状、大小及相对位置7.2对流换热的微分方程组普朗特（Prandtl ）数7.4相似原理及其在对流换热问题中的应用7.4.1相似的概念及理论基础由相似三角形引出7.4.3流体流动过程中的

8、相似特征数1. 相似准数 雷诺数Re努塞尔数Nu 普朗特数Pr 格拉晓夫数Gr2. 定性温度、定型尺寸7.4.4相似定律1 .相似第一定律彼此相似的现象即具有相同数量和相同形式的相似特征数定义为相似第一定律。2 .相似第二定律同一类现象，如果定解条件相似，同时由定解条件的物理量所组成的相似特征数 在数值上也相等，那么这些现象必定相似。这是判断两现象相似的充分必要条件。3 .相似第三定律描述传递现象各种量之间的关系时可以表示为相似特征数之间的关系，这种特征 数关系称为特征数方程。7.6自然对流换热的计算fS 7.7訂I然対说遡斥圧的連度场及温度场大空间自然对流换热的实验准则关系式具有下列通用形式1.公式/Viim = C（ 3 丹）益%7 M fl然ft流边界层岳意式中，Num = h 1/入m为包含平均换热系数h的平均努塞尔准则；下角标 m表示定性温度取边界层平均温度Tm。定型尺寸：查表2.层流湍流的判别Gr7.7.4管内流动在Re > 10000的旺盛湍流区，使用最广泛的实验准则式为1. 计算公式：Nuf=0.023Ref0.8PrJ液体被加热、气体被冷却n=0.4反之