传热学课时1 绪论

《传热学》期末速成课课时1绪论考点重要程度占分题型1.热能传递的三种基本方式必考0~3填空2.传热学过程和传热系数必考3~5填空、大题1.1传热学研究内容及其应用

1、传热学应用

根据热力学第二定律，只要存在温差就会有传热现象存在。由于温差在自然界是普遍存在的，故传热现象也是普遍存在的。1.2热能传递的三种基本方式有温差存在时，热量从高温向低温传递可以通过三种基本方式：

在实际情况中，三种传热基本方式可能单独存在，也可能同时存在.热传导（导热）；热对流；热辐射扫码听课，视频讲解更清晰1、热传导（导热）一、定义及特点

导热定义：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。

导热机理：依靠导热体内微观粒子热运动产生热量的传递。对气体是通过分子热运动，对导电固体是自由电子运动，对非导电固体是依靠晶格振动；二、导热量的计算通过大平板的一维稳态常物性无内热源导热问题导热量的计算公式。其导出方法是根据热力学第一定律和导热基本定律得出的Φ为单位时间通过大平板的导热量，也称热流量，W；λ为平板材料一个物性参数，称为热导率或导热系数，W/m.℃；δ为平板的厚度，mA为平板面积，m2tw1、tw2分别为平板两侧表面的温度，℃1、热传导（导热）二、导热量的计算对于单位表面积有：q称为热流密度或面积热流量，W/m21、热传导（导热）扫码听课，视频讲解更清晰【题1】一块厚度

的平板，两侧表面分别维持在试求下列条件下通过单位截面积的导热量：(1)材料为铜，；(2)材料为钢，(3)材料为铬砖，；(4)材料为硅藻土，

。解假设：(1)一维导热问题；(2)稳态过程；(3)导热系数为常数。所以上式是当导热系数为常数时一维稳态导热的热量计算式。计算：将已知数值代人上式得：铜

钢

【题1】一块厚度

的平板，两侧表面分别维持在试求下列条件下通过单位截面积的导热量：(1)材料为铜，；(2)材料为钢，(3)材料为铬砖，；(4)材料为硅藻土，

。铬砖硅藻土砖

由计算可见，由于铜与硅藻土砖导热系数的巨大差别，导致在相同的条件下通过铜板的导热量比通过硅藻土砖的导热量约大3个数量级。因此，铜是热的良导体，而硅藻土砖则可起到一定的隔热作用。2、热对流和对流传热一、定义及特点

热对流：指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体由于相互掺混所导致的热量传递过程。热对流仅能发生在流体中。

对流传热：运动的流体与温度不相同的固体表面之间发生的热量传递过程

根据引起流体流动的原因，对流传热

分为强制对流传热和自然对流传热两大类.

2、热对流和对流传热二、对流传热量的计算对流传热量可由牛顿冷却公式计算得到h称为表面传热系数或对流传热系数Φ为单位时间内流体与表面间的对流传热量，W；h称为表面传热系数或对流传热系数，W/m2.℃；A为与流体发生对流传热传热的平板面积，m2Δt为流体与固体表面的温差，℃对单位面积壁面：2、热对流和对流传热

工程上常见的对流传热过程表面传热系数的范围表。

量级由小到大依次为：个、十、百、千、万对流传热表面传热系数的大致数值范围过程

h/[W/(㎡·K)]自然对流：空气水

1~10200~1000

强制对流：气体高压水蒸气

水

20~100500~350001000~1500水的相变换热：沸腾蒸汽凝结2500~350005000-250003、热辐射和辐射传热

一、定义及特点：

热辐射：物体由于热的原因以电磁波形式发出辐射能的现象；

热辐射是单向能量的散失过程.

不依赖于物质媒介的存在，真空条件下最强

辐射传热量是净换热量

在辐射传热过程中存在能量形态的转变，热能-辐射能-热能

辐射传热的特点：3、热辐射和辐射传热二、辐射传热量的计算：

1.理想物体表面--黑体表面的概念及其辐射能力计算公式；Φb为黑体单位时间发出的热辐射能量，W;A为辐射表面积，m2σ为黑体辐射常数，其值为5.67×10-8W/m2K4;T为黑体的热力学温度，K

黑体辐射能力根据Stefen-Boltzman定律计算（也称四次方定律）：

黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体，其吸收能力是最强的。

其辐射本领在同温度下的所有物体中是最大的。黑体是一个理想化物体。3、热辐射和辐射传热

实际物体的辐射和吸收能力均小于同温度下的黑体，

其辐射热流量可以通过对四次方定律修正得到：ε称为物体的发射率，也称黑度，其值总小于1,

ε值越大，表示物体的辐射和吸收能力越接近黑体.

2.实际物体的辐射热流量3、热辐射和辐射传热

辐射传热量的计算涉及到物体表面的性质、状态（温度）以及物体之间的相对几何关系，较复杂.物体表面在较简单的几何关系时两种情形,辐射传热计算公式

3.较简单的几何关系辐射传热

情形一，两块非常接近的互相平行黑体表面间辐射传热量的计算3、热辐射和辐射传热

情形二：一个表面积很小的物体被包容在一个很大的空腔内时

该物体外表面与空腔内表面的辐射传热量的计算辐射传热量与大表面的黑度和面积无关解

假设：(1)沿管子长度方向各给定参数都保持不变；(2)稳态过程；(3)管道周围的其他固体表面温度等于空气温度。

分析：此管道的散热有辐射传热和自然对流传热两种方式。自然对流传热量可按自然对流传热公式计算，管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射传热可以按辐射传热公式计算。计算：把管道每米长度上的散热量记为

据式(1-6)，单位长度上的自然对流散热量为于是每米长度管子上的辐射换热量为每米长管道的总散热量为

计算结果表明，对于表面温度为几十摄氏度(℃)的一类表面的散热问题，自然对流散热量与辐射散热量具有相同的数量级，必须同时予以考虑。1.3传热过程和传热系数1、传热过程及传热方程式一、传热过程

定义：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称为传热过程

传热过程在工程上非常常见，如室内外空气通过墙壁的传热.1、传热过程及传热方程式二、传热方程式下面分析冷热流体通过一个大平壁的稳态传热过程传热量得到：k称为传热系数，单位同表面传热系数；

为与对流传热中的表面传热系数区别，k也称为总传热系数；2、热阻概念及传热过程的热阻分析法分析一维大平板无内热源稳态导热及对流传热的传热量计算公式构成一维无内热源稳态导热对流传热欧姆定律

将以上公式与电学中欧姆定律对比，可以看出公式中分母是热量传递阻力，具有类似电阻作用，称为热阻，分别称为导热热阻和对流传热热阻.2、热阻概念及传热过程的热阻分析法利用热阻分析方法计算传热过程的传热量：【题3】

对一台氟利品冷凝器的传热过程作初步测算得到以下数据：管内水的对流传热表面传热系数

，管外氟利昂蒸气凝结换热表面传热系数

，换热管子璧厚。管子材料是导热系数

的铜。试计算三个环节的热阻及冷凝器的总传热系数。欲增强传热应从哪个环节人手?解假设：(1)稳态过程；(2)将圆管按厚度等于管子壁厚的平板处理。计算：三个环节单位面积热阻的计算分别如下：水侧换热面积热阻管壁导热面积热阻氟利昂蒸气凝结面积热阻【题3】

对一台氟利品冷凝器的传热过程作初步测算得到以下数据：管内水的对流传热表面传热系数

，管外氟利昂蒸气凝结换热表面传热系数

，换热管子璧厚。管子材料是导热系数