北科大传热学课件第0章 绪论

绪论传热学：研究热量传递过程规律的科学。自发地传递热量传热是自然界和工农业生产中非常普遍的现象。传热：高温物体

低温物体

例如：电力工业、化学工业、电子工业、机械制造、核动力、航天、太阳能、地热能、工业余热利用工程。其他：农业、生物、医学、地质、气象、环保等。传热学：热能与动力工程专业

三大技术基础课之一。传热＋传质传热传质学10－1

传热的基本方式以冬季房屋墙壁散热为例：整个过程分为三个过程：1.室内空气(物体)

墙内表面对流换热辐射换热2.墙内表面墙外表面固体导热3.墙外表面

室外环境

辐射换热对流换热CONTINUE2墙对流辐射辐射对流123导热3墙对流辐射辐射对流123导热墙壁的散热返回4

传热过程：由导热、热对流和热辐射三种基本传热方式组合形成。一、导热：热传导，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热运动而进行的热量传递现象。导热可在固体、液体及气体中发生。但纯粹的导热只发生在密实的固体中。5大平壁导热是典型的导热问题：平壁导热量与壁两侧表面的温度差成正比；与壁厚成正比；与材料的导热性能有关。平壁导热量计算公式：平壁热流通量计算公式：式中：F－壁面积，m2;

－壁厚，m；

t－壁两侧表面的温差，

t＝tw1－tw2，oC6－导热系数或热导率，w/m.oC。

表示材料导热能力大小的物性参数，由实验确定。热流通量热流电流热阻

电阻温度差电位差平壁：平壁导热热阻R

=/，m2.oC/w7二、热对流热对流：依靠流体的运动，把热量从一处传递到另一处的现象。热对流传递的热量：

q=mcp(t2-t1)w/m2对流换热：流体与固体壁面直接接触时的传热，它是热对流和导热的联合作用，并非传热的基本方式。牛顿冷却公式，1701年：q=

(tw-tf

)=

t(w/m2)tftw8－对流换热系数，单位面积上，当流体同壁面之间为单位温差，在单位时间内所能传递的热量。量纲：J/m2.s.oC

或w/m2.

oC

对流换热系数:表达了对流换热过程的强弱。如，热水暖气片外：壁面和空气间的换热系数大约为6w/m2.

oC；其内壁面与热水之间的对流换热系数则可达数千w/m2.

oC。牛顿冷却公式改写为：Ra＝1/

即为单位壁表面积上的对流换热热阻，m2.

oC

/w9三、热辐射热辐射：依靠物体表面对外发射可见和不可见的射线(电磁波)来传递能量。辐射力：物体表面每单位时间、单位面积对外辐射的热量称为辐射力。E，量纲：J/m2.s

或w/m2，其大小与物体表面性质及温度相关。绝对黑体：Eb遵循斯蒂芬--波尔兹曼定律：式中：Eb---绝对黑体辐射力，w/m2Cb---绝对黑体辐射系数，Cb=5.67w/m2.K4;T---热力学温度，K。实际物体辐射力：E低于同温下的Eb,式中：

为实际物体表面的发射率，即黑度，其值处于0~110辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递。特点：1.热辐射过程中伴随着能量形式的转换，物体内能电磁波能物体内能2.冷热物体不需要直接接触3.高温物体和低温物体都在不停地发射电磁波，相互辐射能量。总的结果是热量由高温物体传到低温物体。例：两个无限大的平行平面，温度分别为T1

和T2，T1>T2，两表面间单位面积、单位时间辐射换热量：式中：C1,2为1和2表面间的相当辐射系数。11传热过程：热量从壁一侧的流体通过壁传递给另一侧的流体。以大平壁为例：设面积Fm2,壁厚

，导热系数

0-2传热过程左侧：热流体tf1,

对流体换热系数

1

壁温

tw1右侧：冷流体tf2

对流体换热系数

2

壁温tw212

0txQ

1

2

tf1tf2tw1tw2两流体间的传热过程热流体冷流体13热流体壁左侧壁左侧壁右侧对流换热导热壁右侧冷流体对流换热改写上三式式中：(W/m2.oC)14K称为传热系数量纲：J/m2.s.oC

或W/m2.oC物理意义：表明单位时间、单位壁面积上，冷热流体间每单位温度差可传递的热量。K值的大小反映了传热过程的强弱。m2

.oC

/WRk为平壁单位面积传热热阻，即：传热过程热阻为热流体、冷流体的换热热阻及壁面的导热热阻之和。传热热阻的大小与流体的性质、流动状况、