西安交通大学热传学课件：TGH-HT-chap1-1

1、传热学 Heat Transfer,绪论,什么是传热学? 传热学是研究由温差引起的热量传递规律的科学,传热学 Heat Transfer,1-1 热量传递的三种基本方式,传热学 Heat Transfer,一.热传导（简称导热）,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。,传热学 Heat Transfer,2.特点,直接接触,物体各部分之间不发生宏观位移,依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动,物体的固有本质（只要存在温差，在固体、液体、气体中均会发生导热现象）,传热学 Heat Transfer,3

2、.热量传递方程,传热学 Heat Transfer,二.对流,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。,传热学 Heat Transfer,仅能发生在流体中,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),对流换热机理与通过紧靠换热面上薄膜层的热传导有关,2.特点,对流换热：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）,传热学 Heat Transfer,3.分类,对流换热按照不同的原因可分为多种类型,流动起因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。,是否相变，分为：相变对流换热和无相变对流换热。,传热学 H

3、eat Transfer,4.基本计算式(Newtons Law of Cooling),A:与流体接触的壁面面积,流体力学研究：tw=tf , isothermal flow,约定对流换热量永远取正值,传热学 Heat Transfer,h：表面传热系数，是表征对流换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),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,传热学 Heat Transfer,三.辐射,传热学 Heat Transfer,1.定义,辐射：物体通过电磁波来传递热量的方式,热辐射：物体由于热的原因向外发出的辐

4、射,辐射换热：物体之间以辐射的形式交换热量。,传热学 Heat Transfer,2.特点,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。,动态平衡,传热学 Heat Transfer,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,黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的物体。,黑体向外辐射热流量计算式(Stefan-Boltzmann),传热学 Heat Transfer,物体的温度越高、辐射能力越强,实际物体向外辐射热流量计算式,发射率相关(emissivity1)：物体的种类、表面状况、温度,传热学 Heat Transfer,一个辐射

5、换热计算的特例,物体表面间辐射换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，因此，不同情况下，其计算公式不一样。,特例：一小凸物体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：,传热学 Heat Transfer,如何区分这三种热量传递的方式?,烧开水的例子 暖气片的例子,传热学 Heat Transfer,1-2 传热过程和传热系数,换热器的结构图,传热学 Heat Transfer,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的过程称为传热过程。,二. 传热方程式,k 传热系数，表示整个传热过程的强弱，单位是,传热学 H

6、eat Transfer,1.分析：该传热过程包含着的三个串连环节：(1)高温流体侧的对流换热；(2)通过壁面的导热；(3)低温流体侧的对流换热。,三. 通过平壁传热过程的分析,在稳态情况下，由上面三个式子计算的热流量应是相等的。,传热学 Heat Transfer,稳态传热过程:传热过程中各处温度不随时间 变化,非稳态传热过程：传热过程中各处温度随时间 变化,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,与传热方程式相对应，可以得到在该传热过程中传热系数的计算式。,传热学 Heat Transfer,四. 热阻的概念,通过平壁导热的热阻,1.定义,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,P11 例题1-4,传热学 Heat Transfer,思考题,1.铝壶烧开水(纸锅烧开水),传热学 Heat Transfer,2.改变暖气管中的水速或把铸铁管换成铜管可否显著强化换热？,传热学 Heat Transfer,3.要及时清除冰箱内的结霜,传热学 Heat Transfer,1.Three basic modes of HT,SUMMARY OF CHAP.1,传热学 Heat Transfer,2.HT Process,传热学 Heat Transfer,3.Rate