《传热与换热器》课件-任务2-1：导热基本概念和定律

传热与换热器传热定义及其方式热传导（导热）：两个相互接触的物体或同一物体的各部分之间由于温度不同而引起的热传递现象。对流：流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混引起的热量传递方式。热辐射：因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。（可以不通过介质进行传递）热流量（Φ）：单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，单位为W。热流密度（q）：单位时间内通过单位面积的热流量称为热流密度，单位为W/m2。前课回顾传热定义及其方式导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。（这里的辐射是指热辐射，物体的温度只要高于绝对零度，都不停地向空间发出热辐射。）前课回顾传热过程及其三个环节传热过程：高温流体通过固态壁面把热量传给壁面另一侧的低温流体的过程，称为传热过程。传热过程三个环节：（1）热流体到高温壁面的热量传递；（2）从高温壁面到低温壁面的热量传递；（3）从低温壁面到冷流体的热量传递。T1T2前课回顾前课回顾热阻与热叠加热阻：热流量Φ或者热流密度q对应于电流强度I，传热温差△t对应于电压U，1/KA或1/K对应于电路中的电阻R，成为传热热阻，用Rt和rt表示

。热阻叠加原则：传热系数的倒数即传热过程的总热阻。稳态传热过程的总热阻等于各个环节分热阻之和，简称热阻叠加原则。tw1tw2qU1U2I3.内容与安排认识传热导热辐射换热对流换热换热设备的传热计算与强化课程目标知识目标：掌握温度场、等温面、等温线、温度梯度等基本概念，掌握傅里叶定律，掌握导热系数基本概念。能力目标：能够利用傅里叶定律、导热系数等分析生活、生产中的导热现象。任务-节能分析金属板上放置一个小型加热炉，为了减少炉底对板面的热损失，其间放置一块导热系数为0.058W/（m·K）的绝热平板，绝热平板两表面温度分别保持90℃和25℃。为了使每平方绝热板的热损失小于200W/m2，请问绝热板所需的厚度是多少？金属板绝热板加热炉思考：影响导热的因素可能有哪些？相关知识试述温度场、等温面、等温线和温度梯度的概念。相关知识（1）定义：某时刻、某空间所有各点温度分布的总称。温度场是时间和空间的函数，即：非稳态温度场（非定常温度场）

Transientconduction是指在变动工作条件下，物体中各点的温度分布随时间而变化的温度场称非稳态温度场。（2）温度场分类

温度场（Temperaturefield）稳态温度场（定常温度场）

Steady-stateconduction是指在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场温度场任务1等温面与等温线等温面与等温线

a)温度不同的等温面或等温线彼此不能相交b)在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止于物体的边界c)等温面上没有温差，不会有热量传递；而沿着等温面法向将有最大温度变化率（1）等温面（isothermalsurface)同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面（2）等温线（isothermalline)用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到一个等温线簇（3）等温面与等温线的特点t-Δtt+Δt相关知识温度梯度系统中某一点所在的等温面与相邻等温面之间的温差与其法线间的距离之比的极限为该点的温度梯度，记为gradt。注：温度梯度是向量；正向朝着温度增加的方向。温度梯度是用以反映温度场在空间的变化特征的物理量等温面法线方向的温度变化率最大，温度变化最剧烈定义温度梯度（Temperaturegradient）相关知识傅里叶定律傅里叶定律的一般形式，说明其中各符号的意义同学们，我就是傅里叶，是我提出的导热基本定律哦，认真学习吧！让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅立叶(JeanBaptisteJosephFourier，1768–1830)，法国著名数学家、物理学家，1817年当选为科学院院士，1822年任该院终身秘书，后又任法兰西学院终身秘书和理工科大学校务委员会主席，主要贡献是在研究热的传播时创立了一套数学理论。相关知识傅里叶定律1822年提出的傅里叶定律，即导热基本定律傅里叶定律表明，导热热流密度的大小与温度梯度的绝对值成正比，其方向与温度梯度的方向相反。是该处的热流密度矢量是通过该点等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向热导率（导热系数）[W/(m·K)]空间某点的温度梯度相关知识导热系数热导率（导热系数）[W/(m·K)]，物质的重要热物性参数相关知识导热系数物质的导热系数在数值上具有下述特点（P15）:(1)对于同一种物质,固态的导热系数值最大,气态的导热系数值最小；(2)一般金属的导热系数大于非金属的热导率；(3)导电性能好的金属,其导热性能也好；(4)纯金属的导热系数大于它