热传递的概念及导热-热传递的概念及导热（热工学）

《热工学基础》传热学靠温度差推动的能量传递过程称为热传递。为自然界和生产领域中一种普遍现象。传热学就是研究热量传递规律的科学。——物体中各点温度不随时间变化的传热。非稳态传热稳态传热热量传递过程可分为:热量传递有三种基本方式：导热、对流和热辐射。热力设备运行的两种类型：削弱传热增强传热本篇只研究稳态传热如各种热力设备在持续不变的工况下运行时的传热如各种热力设备在起动、停机和变工况时的传热工程中往往是三种基本方式的综合导热的基本定律一、基本概念导热又称热传导，是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。导热是物质的属性，在固体、液体和气体中均可进行，但微观机理有所不同。导电体的导热主要靠自由电子的运动来完成；

固体其导热机理认为介于气体和固体之间。

液体导热是气体分子不规则热运动时碰撞的结果;

气体导热

此现象最为普遍，也最具有应用价值单纯的导热一般只发生在密实的固体中。气体与液体因为具有流动特性，在产生导热的同时往往伴随宏观相对位移（即对流）而使热量转移。

在工程应用中，一般把发生在换热器管壁、管道保温层、墙壁等固态材料中的热量传递均可看作导热过程处理。

2.温度场某一时刻，物体中各点温度分布的状况称为温度场。一般来说，温度场是空间坐标和时间的函数，其数学表达式为：

t=f（x、y、z、

）非稳态温度场:空间各点温度随时间

而变化的温度场。

稳态温度场:空间各点温度都不随时间

而变化的温度场。

如各种热力设备在启动、停机或变工况时的温度场

t=f（x、y、z）

稳态温度场中发生的导热称为稳态导热。

稳态导热：二维稳态温度场一维稳态温度场t=f（x、y）

t=f（x）最简单,工程应用最多3.等温线、等温面和温度梯度等温线、等温面在温度场中，同一时刻温度相同的点所构成的线或面称为等温线或等温面。

等温线和等温面的特点：(1)任意两个等温线或等温面永不相交。(2)等温线或等温面可以在物体内部是完全封闭的曲线或曲面，也可终止于物体的边缘，但不可以在物体内部中断。(3)等温线或等温面上温度差为零，没有热量的传递。热量传递只是沿着最短的途径进行，即沿着等温面或等温线的法线方向进行。

空间中任何一点不可能同时具有两个不同的温度值温度梯度等温面法线方向上的温度增量

t与法向距离

n的比值的极限，称为温度梯度，记为gradt，单位为℃/m。即：

对一维稳态温度场，温度梯度为：

温度梯度是向量，指向温度增加的方向。

二、导热基本定律也称傅里叶定律。该定律指出：当导热体内进行的是纯导热时，单位时间内以导热方式传递的热量，与温度梯度及垂直于导热方向的导热面积成正比。对于一维稳态导热，傅里叶定律可表示为

:热流量，W；A

:导热面积，m2；

:热导率，W/（mK）;q:热流密度，W/m2;“—”:表示热流方向与温度梯度的方向相反，永远指向温度降低的方向。

或

热流量和热流密度反映了热量传递快慢的程度，它们之间的关系为：

三、热导率

热导率表示物质导热能力的大小。

热导率在数值上等于单位温度梯度作用下的热流密度

影响热导率的因素主要有:物质种类、温度、结构、密度、湿度等。热导率

物质的热导率一般通过实验测定。常见材料热导率的大致范围及随温度的变化关系见图12-2。气体热导率随温度变化的幅度最大

热导率物质的热导率具有如下特点:热导率高的物质有利于热传递（1）导电性能好的材料，导热性能也较好。（2）液体热导率的范围为0.07～0.7W/（m

K）；气体热导率的范围为0.006～0.6W/（mK）。（3）非金属固体材料热导率的范围很大，高限可达6.0W/（m

K），低限接近气体。

保温材料:国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时热导率不大于

0.12W/（m

K）的材料。（4）湿度对保温材料的热导率影响很大。

（5）材料的热导率均随温度的变化而变化，有的与温度的变化方向相同，有的则相反。

如银、铜、铝等金属

孔隙多，很容易吸收水分,须防潮四、导热“欧姆定律”在传热学