第1章-绪论(1)-简化版

1、自我介绍自我介绍黄善波：黄善波：副教授、博士（油气田开发工程）副教授、博士（油气田开发工程）储建学院，热能与动力工程系，系主任储建学院，热能与动力工程系，系主任研究方向：研究方向： （1 1）油气生产加工系统的用能评价与节能技术）油气生产加工系统的用能评价与节能技术 （2 2）非牛顿流体的流动与传热）非牛顿流体的流动与传热自我介绍自我介绍电子信箱：电子信箱： ，v电电 话：话办）（办） 86981767v办公室：办公室： 工科楼工科楼D222v QQ：879907868生活中的诸多现象生活中的诸多现象v人感到冷和热究竟是怎么回事？人感到冷和热究竟是怎么回事？v大风降温

2、我们就感到冷，天气炎热我们就感到热大风降温我们就感到冷，天气炎热我们就感到热有有人说人说是以环境温度为标准是以环境温度为标准吗？你认为呢？吗？你认为呢？v夏天夏天吹风扇吹风扇并不改变环境温度，为什会感到凉快呢？并不改变环境温度，为什会感到凉快呢？v夏天游泳夏天游泳，为什么呆在水里比在空气中凉快呢？，为什么呆在水里比在空气中凉快呢？ 生活中的诸多现象生活中的诸多现象v冬天时：千层单不如一层棉冬天时：千层单不如一层棉v为什么要晒被子？晒得时候再敲打一下，晚上盖起为什么要晒被子？晒得时候再敲打一下，晚上盖起来更暖和？为什么？来更暖和？为什么？v吃火锅的时候，有辣椒油的火锅会比清汤锅开得快，吃火锅的时

3、候，有辣椒油的火锅会比清汤锅开得快，为什么？为什么？v“冬不穿白、夏不穿黑冬不穿白、夏不穿黑”的原因的原因第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v定义：定义：传热学是研究由于温度差而引起的热能传递规律传热学是研究由于温度差而引起的热能传递规律的科学的科学v工程热物理的分支之一工程热物理的分支之一v两个基本术语：两个基本术语：热能、温度热能、温度v（1）热能：）热能：热能是能量的一种热能是能量的一种v关于能量关于能量第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v自然辩证法：自然辩证法：能量是

4、构成客观世界的三大基础之一能量是构成客观世界的三大基础之一v物理学：做功的本领物理学：做功的本领v人类所认识的能量形式：（人类所认识的能量形式：（1）机械能；（）机械能；（2）热能；）热能；（3）电能；（）电能；（4）辐射能；（）辐射能；（5）化学能；（）化学能；（6）核能）核能第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v能量与能源：能量与能源：v能源：能提供各种有效能量的物质资源能源：能提供各种有效能量的物质资源v如煤、石油、天然气、太阳光、风、水等如煤、石油、天然气、太阳光、风、水等v按不同指标，能源有不同的分类按不同指标，能源有不同的分

5、类v传热学只研究热能传热学只研究热能第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v热能：热能：构成物体的微观粒子热运动所具有能量构成物体的微观粒子热运动所具有能量v微观粒子的热运动：微观粒子的热运动：v内动能：内动能：平移平移、旋转旋转、振动振动v内位能：内位能：分子之间的相互作用力而产生的分子之间的相互作用力而产生的v热能：热能：物体因温度而具有的能量物体因温度而具有的能量第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v（2）温度）温度v温度：温度：物体冷热程度的标志物体冷热程度的标志v这种这种

6、感觉未必是可靠的感觉未必是可靠的v举个例子？举个例子？第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v微观上：微观上：v反映了分子无规则热运动的剧烈程度反映了分子无规则热运动的剧烈程度v是微观粒子作无规则热运动的宏观表现是微观粒子作无规则热运动的宏观表现v温度是物体所具有热能多少的标志温度是物体所具有热能多少的标志v温度与热能紧密相连温度与热能紧密相连第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v（3）热能传递的方向性）热能传递的方向性v热能只能热能只能自发地自发地由高温处传向低温处由高温处传向低

7、温处v传递的效果：传递的效果：可以感觉或测定的可以感觉或测定的 v热量：传递的热能的数量，是过程量热量：传递的热能的数量，是过程量第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务1 关于传热学关于传热学v（4）传热现象普遍存在）传热现象普遍存在v人类和环境的温差是永恒存在的人类和环境的温差是永恒存在的v人类一切活动有一定的温度要求人类一切活动有一定的温度要求v人类的各种活动均处于温度不断变化的环境中人类的各种活动均处于温度不断变化的环境中第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v总评价：传热学的应用非常广泛总评价：

8、传热学的应用非常广泛 v（1）日常生活：衣、食、住、行）日常生活：衣、食、住、行 v穿衣：调节温度是主旨，追求美是次要的穿衣：调节温度是主旨，追求美是次要的v火的使用：取暖、做饭火的使用：取暖、做饭v建筑能耗：占社会总能耗的建筑能耗：占社会总能耗的30v车辆：舒适性、高效性车辆：舒适性、高效性 第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v节约能源，人人有责节约能源，人人有责v一种生活态度一种生活态度v个人而言：生活态度、素质、品德的体现个人而言：生活态度、素质、品德的体现v社会而言，社会而言，反映的是一种责任反映的是一种责任第第1章章 绪

9、论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v（2）工业领域）工业领域v传热的应用与影响几乎遍及现代所有的工业部门传热的应用与影响几乎遍及现代所有的工业部门v传统的工业领域传统的工业领域：能源动力、冶金、化工、交通、：能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械、食品建筑建材、机械、食品传热学占主导传热学占主导v高新技术领域高新技术领域：航空航天、核能、微电子、材料、：航空航天、核能、微电子、材料、环境工程、新能源环境工程、新能源有赖于应用传热学的最新研究成果有赖于应用传热学的最新研究成果 v交叉学科交叉学科：相变与多相流传热、低温传热、微尺度：相变与多相

10、流传热、低温传热、微尺度传热、生物传热传热、生物传热 第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v传统工业领域热能工程传统工业领域热能工程 v电力对各个国家重要性是不言而喻的电力对各个国家重要性是不言而喻的v目前电力：目前电力：水电、火电、核电、风电水电、火电、核电、风电v能量转换的角度（相同点）：机械能能量转换的角度（相同点）：机械能电能电能v不同方式的差别：机械能的来源不同不同方式的差别：机械能的来源不同v目前我国电能的目前我国电能的70%来自于火力发电来自于火力发电第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任

11、务2 传热学的应用传热学的应用v火力发电厂中的能量转换原理：火力发电厂中的能量转换原理：v燃料（低品位的煤）的化学能燃料（低品位的煤）的化学能烟气热能烟气热能水蒸气的热水蒸气的热能能机械能机械能电能电能v电厂三大设备：电厂三大设备：v锅炉、汽轮机和发电机锅炉、汽轮机和发电机第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v锅锅 炉：炉：燃料的化学能转换为蒸汽的热能燃料的化学能转换为蒸汽的热能v汽轮机：汽轮机：热能转换为机械能热能转换为机械能v发电机：发电机：机械能转换为电能机械能转换为电能第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的

12、研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v高新技术领域高新技术领域v（1）范围广）范围广v（2）关键性作用关键性作用v电子设备中大规模集成电路的冷却问题电子设备中大规模集成电路的冷却问题第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v计算机：计算机：v计算机的心脏计算机的心脏CPU中央处理器上的散热风扇中央处理器上的散热风扇v热障热障第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪

13、论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用图2 Intel对芯片发热量的预测ITRS2010预测2020年将达到 1 W/mm2 ！空气冷却、贯通冷却、浸没式冷却、热管、冷板、微通道冷却空气冷却、贯通冷却、浸没式冷却、热管、冷板、微通道冷却图4 空气冷却图5 贯通冷却图6 浸没冷却图8 冷板图9 微通道冷却图7 热管第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v航天飞机的技术关键只有航天飞机的技术关键只

14、有“一个半一个半”v半个：半个：大推力的液氢一液氧火箭发动机大推力的液氢一液氧火箭发动机v一个：一个： “热防护系统热防护系统”（ TPS）vTPS被视为可反复使用的航天飞机成败的最大关键被视为可反复使用的航天飞机成败的最大关键第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v航天飞机恶劣的工作环境：航天飞机恶劣的工作环境：v机体阴、阳面温差大，机体阴、阳面温差大，达到达到200v太空是太空是 1.3310-4Pa的高真空环境的高真空环境第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v摩擦生热

15、导致高温：以摩擦生热导致高温：以7.5km/s的速度从的速度从120km高高度通过大气层时，飞行器表面的热流密度大约达到度通过大气层时，飞行器表面的热流密度大约达到2.5105W/m2，机翼前缘和头锥帽上的温度高达机翼前缘和头锥帽上的温度高达1650！v其它：其它：太阳紫外线、高能粒子和微陨石可能的撞击太阳紫外线、高能粒子和微陨石可能的撞击v目前：目前：氧化硅纤维和氧化铝纤维组成的第三代陶瓷瓦氧化硅纤维和氧化铝纤维组成的第三代陶瓷瓦第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和

16、任务2 传热学的应用传热学的应用v（3）石油工业）石油工业v传热学在应用背景：传热学在应用背景：v高粘、高凝原油的开发高粘、高凝原油的开发v我国油田开发的由浅到深、由易到难的开发过程我国油田开发的由浅到深、由易到难的开发过程第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v稠油：稠油：地下原油粘度地下原油粘度50mPas、地面密度、地面密度0.94的原油的原油v开发稠油时开发稠油时的困难：高粘度导致的流动性差的困难：高粘度导致的流动性差v一是稠油的渗流阻力大，难于从油层流入井底一是稠油的渗流阻力大，难于从油层流入井底v二是稠油在井筒的流动阻力大

17、，举升困难二是稠油在井筒的流动阻力大，举升困难第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v高凝油高凝油含蜡量高，凝固点高（含蜡量高，凝固点高（40）的原油）的原油v特点：存在析蜡点和凝固点特点：存在析蜡点和凝固点v温度低于析蜡点时，重质组分开始析出温度低于析蜡点时，重质组分开始析出v降低至凝固点时，原油失去流动性降低至凝固点时，原油失去流动性第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v实践证明，实践证明，热处理油层采油技术热处理油层采油技术是开发稠油和高凝油的是开发稠油和高凝油的一种

18、行之有效的方法一种行之有效的方法v热处理油层的作用：热处理油层的作用：提高油层温度提高油层温度v降低油层流体的粘度降低油层流体的粘度v防止析蜡、结蜡现象防止析蜡、结蜡现象v减小油层流动阻力减小油层流动阻力第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v常用的热处理油层采油技术：常用的热处理油层采油技术：注热流体、火烧油层注热流体、火烧油层v注热流体工艺注热流体工艺v注入的热流体：注入的热流体：蒸汽、热水蒸汽、热水v注热水：高凝油注热水：高凝油第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v注

19、蒸汽：应用于稠油开发注蒸汽：应用于稠油开发v提高油藏温度、降低流体粘度提高油藏温度、降低流体粘度v油藏岩石受热后的膨胀作用油藏岩石受热后的膨胀作用v注蒸汽工艺：注蒸汽工艺：蒸汽吞吐、蒸汽驱蒸汽吞吐、蒸汽驱第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v火烧油层又称为就地燃烧火烧油层又称为就地燃烧v目前正处于目前正处于试验阶段试验阶段v优点：对油层的适应性较广，有前途优点：对油层的适应性较广，有前途v缺点：实际控制较难缺点：实际控制较难第第1章章

20、绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v热处理油层采油技术热处理油层采油技术v开发稠油、高凝油的主要手段开发稠油、高凝油的主要手段v提高原油采收率的主要方法提高原油采收率的主要方法第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v井筒降粘的必要性井筒降粘的必要性v热力降粘技术就是常用的一种热力降粘技术就是常用的一种v热力降粘技术热力降粘技术通过提高井筒流体温度，降低其粘度通过提高井筒流体温度，降低其粘

21、度的技术的技术v有有热流体循环加热技术热流体循环加热技术和和电加热降粘技术电加热降粘技术 第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v热流体降粘技术热流体降粘技术地面上产生高温流体（油或热水），地面上产生高温流体（油或热水），然后通过特殊管柱注入到井筒中，以加热产液然后通过特殊管柱注入到井筒中，以加热产液v电加热降粘技术电加热降粘技术利用电热杆或伴热电缆，将电能转利用电热杆或伴热电缆，将电能转化为热能加热产液化为热能加热产液第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪

22、论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v目前我国石油勘探的现状不容乐观目前我国石油勘探的现状不容乐观v对深层、超深层油藏，对深层、超深层油藏，4000-5000米米很常见很常见v深井的问题：深井的问题：井口和井底温差增加井口和井底温差增加，井口、井底温差一，井口、井底温差一般在般在150-180，有的甚至超过了，有的甚至超过了200v大温差无论对大温差无论对钻井、固井和采油工艺都会产生影响钻井、固井和采油工艺都会产生影响 第第1章章 绪论绪论11 传热学的

23、研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v钻井：钻井：钻井液是钻井工程的血液钻井液是钻井工程的血液v深井、超深井作业：深井、超深井作业：不能忽略井口、井底的温度差异对不能忽略井口、井底的温度差异对钻井液性能的影响钻井液性能的影响v解决途径：解决途径：v开发适用于开发适用于高温高压条件下的钻井液高温高压条件下的钻井液v对对钻井液在井筒内的流动和传热规律钻井液在井筒内的流动和传热规律进行研究进行研究第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v固井工程的好坏是衡量一口油井质量的重要指标固井工程的好坏是衡量一口油井质量的重

24、要指标v固井工程中的温度影响：固井工程中的温度影响：v对水泥浆的稠化时间、流变性质、凝固时间、抗压对水泥浆的稠化时间、流变性质、凝固时间、抗压强度等都会产生影响强度等都会产生影响第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v水力压裂水力压裂是油田增产的重要措施是油田增产的重要措施v压裂液是对压裂效果至关重要压裂液是对压裂效果至关重要v压裂液性能受温度的影响较大压裂液性能受温度的影响较大v温度对压裂液的温度对压裂液的粘滞性、悬砂能力、造缝能力和滤失粘滞性、悬砂能力、造缝能力和滤失速度速度等影响很大等影响很大第第1章章 绪论绪论11 传热学的研

25、究对象和任务传热学的研究对象和任务2 传热学的应用传热学的应用v温度对采油工艺设计的影响温度对采油工艺设计的影响v温度：通过影响原油物性而影响到其流动规律温度：通过影响原油物性而影响到其流动规律v井筒内温度场的计算井筒内温度场的计算第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务3 工程热力学与传热学之间的关系工程热力学与传热学之间的关系v不同角度研究热问题不同角度研究热问题v工程热力学：工程热力学：v研究热能和机械能之间相互转换研究热能和机械能之间相互转换的规律的规律v处于平衡状态的系统处于平衡状态的系统，与环境不存在温差或压力差与环境不存在温差或压力差 第第1章章 绪

26、论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务3 工程热力学与传热学之间的关系工程热力学与传热学之间的关系v传热学传热学v存在温度差异存在温度差异时的热能传递规律时的热能传递规律v典型的不可逆过程典型的不可逆过程v关注：关注：热量传递的快慢以及物体内的温度分布热量传递的快慢以及物体内的温度分布v放在桌上热水的冷却问题放在桌上热水的冷却问题第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务3 工程热力学与传热学之间的关系工程热力学与传热学之间的关系v研究角度的不同导致的研究角度的不同导致的物理参数的差异：物理参数的差异：v热力学的相关参数都不包括时间热力学的相关参数

27、都不包括时间v传热学的主要物理量是以时间做分母的：传热学的主要物理量是以时间做分母的：单位时单位时间内能传递多少热能间内能传递多少热能第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务3 工程热力学与传热学之间的关系工程热力学与传热学之间的关系v贯穿于整个传热学的物理量：贯穿于整个传热学的物理量：v（1）热流量（）热流量（heat transfer rate） ：单位时间内通过单位时间内通过某一给定面积某一给定面积A的热量的热量v记为记为，单位为，单位为W第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务3 工程热力学与传热学之间的关系工程热力学与传热学

28、之间的关系v（2）热流密度（）热流密度（heat flux）：）：通过单位面积的热流量，通过单位面积的热流量，或称面积热流量或称面积热流量v记为记为q，单位：，单位：W/m2 qA计算热量传递过程中的热流量或热流密度是传热学的主计算热量传递过程中的热流量或热流密度是传热学的主要任务之一要任务之一 第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务4 传热学学习的目标传热学学习的目标v传热的细节问题：传热的细节问题：v特定传热问题中的传热方式特定传热问题中的传热方式v传递的速率有多大传递的速率有多大v加热或冷却的时间加热或冷却的时间v温度分布如何，热应力分布如何温度分布如何，

29、热应力分布如何v与热量传递相关的细节问题是传热学学习的目的与热量传递相关的细节问题是传热学学习的目的第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务4 传热学学习的目标传热学学习的目标v工程实际中传热问题：工程实际中传热问题：v（1）以求出局部或者平均传热速率为基本目的）以求出局部或者平均传热速率为基本目的v关键：关键：对热量传递速率的计算和控制对热量传递速率的计算和控制v井筒热损失计算井筒热损失计算第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务4 传热学学习的目标传热学学习的目标v（2）以求得研究对象（固体或流体）内部的温度分布）以求得研究对象（

30、固体或流体）内部的温度分布为主要目的为主要目的v应用背景：涉及物体内部应用背景：涉及物体内部热应力、热变形的控制等热应力、热变形的控制等第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务4 传热学学习的目标传热学学习的目标v石油工程中，两类问题都很重要：石油工程中，两类问题都很重要：v热应力、热变形控制主要应用在注蒸汽工艺中，保热应力、热变形控制主要应用在注蒸汽工艺中，保证油气井的安全证油气井的安全v更多的是计算热损失，为相关的工艺设计提供依据更多的是计算热损失，为相关的工艺设计提供依据v实际上，两类问题密不可分实际上，两类问题密不可分第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究

31、对象和任务传热学的研究对象和任务4 传热学学习的目标传热学学习的目标v要决这两类问题的基础，必须具备：要决这两类问题的基础，必须具备：v传热学的基本理论知识传热学的基本理论知识v分析传热问题的基本能力分析传热问题的基本能力v课程学习的目的：课程学习的目的：v理解各类传热现象的机理理解各类传热现象的机理v掌握计算工程传热问题的基本方法掌握计算工程传热问题的基本方法第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务5 课程学习的要求课程学习的要求v课程目标课程目标v 专业基础课，必修课专业基础课，必修课v最高目标：最高目标：掌握基本的理论、方法，并能用来解决专业掌握基本的理论、

32、方法，并能用来解决专业中遇到的问题中遇到的问题v最低目标：最低目标：通过考试，拿到通过考试，拿到2.5个学分个学分 第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务5 课程学习的要求课程学习的要求v课程学习的困难：课程学习的困难：v（1）没有相关的热工背景）没有相关的热工背景v（2）没有预修相关的课程，如工程热力学等）没有预修相关的课程，如工程热力学等v（3）课程较多、压力比较大）课程较多、压力比较大第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务5 课程学习的要求课程学习的要求v学习要求：学习要求：v（1）保证课堂教学的秩序：不要说话、不允许课堂上

33、）保证课堂教学的秩序：不要说话、不允许课堂上接听或拨打手机、有事请假接听或拨打手机、有事请假v（2）独立做好作业：是通过考试的前提）独立做好作业：是通过考试的前提v（3）按照统一格式做作业）按照统一格式做作业第第1章章 绪论绪论11 传热学的研究对象和任务传热学的研究对象和任务5 课程学习的要求课程学习的要求v作业要求：作业要求：v统一用白纸，中间对折统一用白纸，中间对折v“已知求解已知求解”的方式。的方式。v请班长指定一名课代表，请班长指定一名课代表，周一周一/二交作业二交作业实验安排实验安排v实验内容：实验内容：vBi0.1的物体冷却规律的物体冷却规律 v横管自然对流换热规律横管自然对流换

34、热规律 v时间安排：时间安排：每班分每班分2组组v09-1班：班：14、16周，周一周，周一1、2节节/周二周二3、4节节 v09-2班：班：14、16周，周二周，周二5、6节节/周二周二7、8节节v09-3班：班：14、16周，周三周，周三7、8节节/周四周四5、6节节v地点：地点：基础实验楼基础实验楼B103 v联系人：联系人：王老师，王老师，8698177118954835281实验安排实验安排v实验内容：实验内容：1）Bi0.1的物体冷却规律；的物体冷却规律；2）横管自然）横管自然对流换热规律对流换热规律 v时间安排：时间安排：每班分每班分2组组v中石化中石化09-1班：班：14周周

35、周六周六1、2节节/3、4节节v 17周周 周四周四5、6节节/7、8节节 v中石化中石化09-2班：班：14周周 周六周六5、6节节/7、8节节v 17周周 周五周五1、2节节/3、4节节v中石化中石化09-3班：班：15周周 周日周日1、2节节/3、4节节v 17周周 周五周五5、6节节/7、8节节v地地 点：点：基础实验楼基础实验楼B103 v联系人：联系人：王老师，王老师，8698177118954835281第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式v传热学的总体结构：传热学的总体结构：v按传热的基本方式展开按传热的基本方式展开v总的层次非常清楚总的层次非

36、常清楚v绪论的侧重点：绪论的侧重点：v对传热的三种基本方式作总体的、简要的介绍对传热的三种基本方式作总体的、简要的介绍第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式v总体假设：总体假设：连续介质连续介质v各点的有关物理量，如速度、温度及相关的物性参各点的有关物理量，如速度、温度及相关的物性参数都是空间位置的连续函数数都是空间位置的连续函数v研究范畴：研究范畴：v仅限于宏观范畴内仅限于宏观范畴内v仅对个别问题从微观上给出定性解释仅对个别问题从微观上给出定性解释 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v导热实例

37、：导热实例：v放在火中烧的金属短棒放在火中烧的金属短棒v冬天触摸室外的金属物体冬天触摸室外的金属物体v实例特点：实例特点：v发生在物体内部或相互接触的物体之间发生在物体内部或相互接触的物体之间v与物体的宏观运动没有关系与物体的宏观运动没有关系第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v（1）热传导的定义）热传导的定义v物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等子及自由电子等微观粒子热运动而产生的热量传递过程微观粒子热运动而产生的热量传递过程称为热传导或导热称为热传导或导热vt

38、hermal conduction, heat conductionv导热现象发生与否与物体的宏观运动无关导热现象发生与否与物体的宏观运动无关 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v（2）关于物质的导热）关于物质的导热v导热是物质的固有属性，对不对？导热是物质的固有属性，对不对？v答案是肯定的，导热是物质的固有属性答案是肯定的，导热是物质的固有属性v物质都是不断运动的微观粒子构成的物质都是不断运动的微观粒子构成的v固、液、气等均具有一定的导热能力固、液、气等均具有一定的导热能力v纯导热只发生在纯导热只发生在密实的固体和静止的流体

39、密实的固体和静止的流体中中第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v（3）最简单情形下的导热）最简单情形下的导热大大平壁的导热平壁的导热v大平壁（板）：大平壁（板）：理想模型理想模型v几何上：几何上：由无限多个彼此平由无限多个彼此平行的平面构成（非必须）行的平面构成（非必须）第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v物理上（温度分布特点）物理上（温度分布特点）-必须的必须的v在每个平面上均匀分布在每个平面上均匀分布v只沿某方向（厚度）变化只沿某方向（厚度）变化v设平板两侧

40、温度分别为设平板两侧温度分别为tw1、tw2，平，平板面积为板面积为A，厚度为，厚度为v试计算通过平壁的导热量试计算通过平壁的导热量 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v影响因素分析影响因素分析v（1）平板面积：）平板面积：A越大，越大，将越大：将越大：v（2）平板的厚度：）平板的厚度：越厚，越厚，越大，越大，越小越小A1第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v（3）平板两侧的温差：）平板两侧的温差：越大，越大，将越大将越大w1w2()tt引入比例系数引入比例系数

41、： w1w2ttA w1w2ttqA第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v 为比例系数，称为为比例系数，称为热导率热导率，又称，又称导热系数导热系数 vthermal conductivity v单位：单位：W/(mK) v传热学中非常重要的传热学中非常重要的热物理参数热物理参数w1w2ttA w1w2ttqA第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式1 热传导（导热）热传导（导热）v绪论中的冷热感觉问题：绪论中的冷热感觉问题：以人体向周围环境散失热量的以人体向周围环境散失热量的速率大小为标准速率大小

42、为标准v人体散热的热流密度与舒适度的关系：人体散热的热流密度与舒适度的关系：v当当q=58W/m2时，感到时，感到很热很热 v当当q=232W/m2时，感到时，感到舒适舒适v当当q=646W/m2时，感到时，感到凉凉 v当当q=928W/m2时，感到时，感到很冷很冷第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v“一去二三里，烟村四五家一去二三里，烟村四五家” v热烟气在上飘过程中与空气的换热热烟气在上飘过程中与空气的换热热对流热对流第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流第第1章章 绪论绪论12 热量传递的

43、三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v（1）热对流）热对流v定义：定义：是指流体中温度不同的各部分是指流体中温度不同的各部分发生相互混合的宏发生相互混合的宏观运动观运动而引起的热量传递现象而引起的热量传递现象vThermal Convectionv概念要点：概念要点：v流体（气体或液体）流体（气体或液体）v热对流与导热同时发生热对流与导热同时发生v宏观速度越大，热对流越强宏观速度越大，热对流越强第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v炊烟袅袅，烟气

44、的流动炊烟袅袅，烟气的流动烟气烟气自身的密度差自身的密度差所引起的，所引起的，称为称为自然对流自然对流v流体的流动是在流体的流动是在外力（在泵或风机）作用外力（在泵或风机）作用下产生的，称下产生的，称为为受迫对流受迫对流 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v其他的例子：其他的例子：v暖气片附近的热空气与房间冷空气间的换热暖气片附近的热空气与房间冷空气间的换热v壶内冷水与开水间的换热壶内冷水与开水间的换热第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v（2）对流传热）对流传热工程中更为常见的热量传递现象工

45、程中更为常见的热量传递现象v又称为：又称为：表面对流传热、对流换热表面对流传热、对流换热v定义：定义：流动的流体与温度不同的固体壁面之间的热量传流动的流体与温度不同的固体壁面之间的热量传递过程递过程，Convection Heat Transfer v对流换热发生的条件：对流换热发生的条件：（1）固体壁面固体壁面；（；（2）流动着的流动着的流体流体；（；（3）壁面和流体间存在温差壁面和流体间存在温差 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v对流传热实例：对流传热实例：v热量由人体表面的散失热量由人体表面的散失v暖气表面和空气的热交换暖气表面和空气

46、的热交换v热水在管内与管壁的换热热水在管内与管壁的换热v钻井液、油井产液等在管内或管外与管壁的换热钻井液、油井产液等在管内或管外与管壁的换热v传热学传热学研究有实际意义的对流传热研究有实际意义的对流传热第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v（3）对流传热的计算）对流传热的计算v牛顿冷却公式牛顿冷却公式（Newtons cooling law）进行计算）进行计算 v当流体当流体被加热被加热时：时： fwtthA当流体当流体被冷却被冷却时：时： wftthA第第1

47、章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流vh-表面传热系数表面传热系数(convective heat transfer coefficient)v以前又称以前又称对流换热系数对流换热系数v单位是：单位是：W/(m2K) hA t qh tA 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式2 热对流热对流v表面传热系数表面传热系数h：不是物性参数不是物性参数，是，是过程量过程量v对流传热的研究目标：对流传热的研究目标：确定表面传热系数确定表面传热系数v影响因素：流动的起因、流体的种类、温度、流速、壁影响因素：流动的起因、流体的种类

48、、温度、流速、壁面的形状和温度面的形状和温度第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式v烤火时强烈的灼热感来自什么？烤火时强烈的灼热感来自什么？v为什么歌颂太阳？为什么歌颂太阳？v屈原屈原九歌九歌中的第七篇的中的第七篇的东君东君v你敢摸亮着的大功率灯泡吗？你敢摸亮着的大功率灯泡吗？第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式3 热辐射热辐射v（1）热辐射）热辐射v辐射与辐射能：辐射与辐射能：物体通过电磁波传递能量的现象称为辐物体通过电磁波传递能量的现象称为辐射，被传递的能量称为辐射能射，被传递的能量称为辐射能v热辐射的发现：研究金属冶炼时，

49、人们发现物质热辐射的发现：研究金属冶炼时，人们发现物质因热而因热而发光乃至发射辐射能发光乃至发射辐射能，这就是，这就是热辐射热辐射 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式3 热辐射热辐射v热辐射：热辐射：由于自身温度（热）的原因而发出辐射能的现由于自身温度（热）的原因而发出辐射能的现象称为热辐射（象称为热辐射（heat radiation）v热辐射是地球上物质的固有属性吗？热辐射是地球上物质的固有属性吗？v答案是肯定的答案是肯定的第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式3 热辐射热辐射v“火热火热”熊熊燃烧的火焰，感到温暖，温度高；

50、对人熊熊燃烧的火焰，感到温暖，温度高；对人而言热情而言热情v“冷冰冰冷冰冰”冰雪大地，凉、冷的感觉，温度低，不能冰雪大地，凉、冷的感觉，温度低，不能给你太多的温暖。对人而言，冷淡给你太多的温暖。对人而言，冷淡 第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式3 热辐射热辐射v响尾蛇：晚间觅食，视力极差，加上夜间漆黑一团响尾蛇：晚间觅食，视力极差，加上夜间漆黑一团v响尾蛇的秘密武器：响尾蛇的秘密武器：热感受器热感受器v作用：能接受小动物因具有体温而发出的热辐射作用：能接受小动物因具有体温而发出的热辐射v又称又称 “热眼热眼”第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式3 热辐射热辐射v“热眼热眼”：长在眼睛和鼻孔之间，叫：长在眼睛和鼻孔之间，叫颊窝颊窝的地方。的地方。v颊窝：一般深颊窝：一般深5毫米，一粒米那么长毫米，一粒米那么长v奇特之处：奇特之处：超强的热定位功能，超强的热定位功能，能感知出能感知出0.001的温的温差，且反应时间不超过差，且反应时间不超过100毫秒毫秒第第1章章 绪论绪论12 热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式3 热辐射热辐射v实验表明：实验表明：蛇的蛇的“热眼热眼