热工基础与应用 (第4版)课件：热量传递的三种基本方式

热工基础与应用§7-1

热量传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式热工基础与应用有温差就有传热，而自然界温差无处不存在传热：是物质在温差作用下所发生的热能传递。1.研究热能传递规律的科学2.由温差引起t,Φ(q)热工基础与应用

传热学与工程热力学的关系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。热力学：平衡态

tm,Q,q传热学：非平衡态

t(x,y,z,τ),Φ=f(τ),q水，M220oC铁块,M1300oC传热学与热力学的区别示意图2.

传热学以热力学第一和第二定律为基础，即

始终从高温热源向低温热源传递，如果没有能量形式转化，则

始终守恒。热工基础与应用一、热传导（简称导热，HeatConduction）1.定义：温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。热工基础与应用2.特点①直接接触②物体各部分之间不发生宏观位移③依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动④物体的固有本质（只要存在温差，在固体、液体、气体、等离子体中均会发生导热现象）热工基础与应用3.热量传递方程（FourierLawofConduction）t2t10xtδt1t2热工基础与应用①Φ：单位时间内所传递的热量，称为热流量，heatrate，W，J/s②负号的含义：热量传递方向与温度升高方向相反（TheSecondlawofThermodynamics）③λ：物性，Thermalconductivity，表征材料导热性能优劣的物性参数，单位：W/(m·K)，数值通过实验测定，一般，金属>液体>空气④单位面积，热流密度(heatflux),W/m2⑤Q：热量(heat),J热工基础与应用二、对流(convection,thermalconvection)1.定义：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过程。热工基础与应用①仅能发生在流体中②流体宏观运动+流体导热(流体中各部分温度不同，必然拌有分子不规则热运动而传递的热量)2.特点③对流传热(convectiveheattransfer)：流体流过温度不同的固体壁面时的热量传递过程（工程上感兴趣）热工基础与应用3.分类对流传热按照不同的原因可分为多种类型流动起因，分为：强制对流和自然对流。是否相变，分为：相变对流传热和无相变对流传热。热工基础与应用4.基本计算式—(Newton’sLawofCooling)①A:与流体接触的壁面面积流体力学研究：tw=tf,isothermalflow

②约定对流传热量永远取正值(失去/得到)热工基础与应用③h：表面传热系数，是表征对流传热过程强弱的物理量。过程量，与很多因素有关(流体种类、表面形状、流体速度大小等)④记住h

的量级，“个”

“十”

“百”

“千”

“成千上万”。(表4-1)流动方式：强制>自然对流介质：水>空气相变：有相变>无相变水蒸气凝结>有机蒸汽凝结热工基础与应用1.定义辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式热辐射：物体由于热的原因向外发出的辐射辐射传热：物体之间以辐射的形式交换热量三、辐射(radiation,thermalradiation)热工基础与应用2.特点①不需要冷热物体的直接接触。即：不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量，而且最有效。②在辐射传热过程中伴随着能量的转移和能量形式的转换，物体热力学能电磁波能物体热力学能。③动态平衡热工基础与应用黑体是一种理想物体，它的辐射能力只与温度有关3.计算式①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的物体。②黑体向外辐射热流量计算式(Stefan-Boltzmann)热工基础与应用物体的温度越高、辐射能力越强③实际物体向外辐射热流量计算式影响发射率因素(emissivity≤1)：物体的种类、表面状况、温度热工基础与应用④一个辐射传热计算的特例

物体表面间辐射传热的计算涉及到物体表面的辐射能力、吸收能力、表面间的几何关系等多方面的因素。不同情况下，其计算公式不一样。特例：一小凸物体(非凹)被包容在一个很大的空腔内。该物体与空腔表面的辐射换热量计算式：T1,

A1,ε1T2热工基础与应用4.例题已知：A=1.42m2(H=1.75m,d=0.25m),t1=30℃,t2=10℃(冬),t2=25℃(夏),ε1=0.95求：冬天与夏天人体与内墙的辐射传热量T1,

A1,ε1T2讨论：热工基础与应用热工基础与应用§7-2复合传热与传热过程辐射换热表面传热系数，当量

对流与辐射同时存在的传热过程称为复合传热。一、复合传热热工基础与应用h1,tf1h2,tf2暖气管道散热二、传热过程

热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中