2015热工学基础（机工版）教案：热量传输

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1、《热工学基础》ppt完整课件：class2
第一次课课题：2.热量传输2.1基本概念及基本定律2.1.1基本概念2.1.2基本定律一、本课的基本要求：1.掌握导热、对流、辐射三个基本概念。2.正确理解传热系数K、热阻R的含义，传热一般方程。3.重点掌握傅立叶稳定导热的基本定律。4.掌握导热系数(及导温系数a的单位、物理意义、影响因素。二、本课的重点、难点：1.本课的重点是傅立叶稳定导热的基本定律。2.本课的难点是区分导热系数和导温系数。三、作业：P2062教参及教具1．高家锐，动量、热量、质量传输原理，重庆大学出版社，1987。2．张先棹，冶金传输原理，冶金工业出版社，

2、1988。第2章热量传输热量传输简称传热，它是极为普遍而又重要的物理现象。冶金生产过程无论是否伴随化学反应或物态转变，热量传输往往对该过程起限制作用。1．传热的动力：温差2．本章研究传热的内容：传热方式特定条件下传热速率提高传热速率——提高生产率降低传热速率——提高热效率（节能）§2.1基本概念及基本定律2.1.1基本概念1.传热方式导热对流辐射（1）传导传热（导热）①定义：在一个连续介质内若有温差存在，或者两温度不同的物体直接接触时，在物体内没有可见的宏观物质流动时所发生的传热现象叫导热。②条件：温差、无物质宏观运动。③取决于：物质本身的物性。（2）对流传热（对流）①

3、定义：有流体存在，并有流体宏观运动情况下所发生的传热叫对流。②条件：温差、有物质宏观运动。③取决于：物质本身的物性、流动状态。（3）辐射传热（辐射）①定义：物体因受热发出热辐射能，高温物体失去热量而低温物体得到热量，这种传热方式叫辐射传热。②条件：温差、发射电磁波。③取决于：两物体空间位置（角度系数）、表面特性（黑度）。2.传热基本方程（1）热流量Q：单位时间传递的热量。（2）热通量（热流密度）q：单位时间通过单位面积传递的热量。
传热方程：


（4）传热系数K：单位时间、单位面积、温差为1(C传递的热量，即单位传热量。提高传热速率的措施：K(、R(降低传热速率的措施

4、：K(、R(（5）热阻R：

Rf—传热面上的总热阻；R—单位传热面上的热阻。（6）单位换算1kcal=4.187kJ1kcal/h=1.163J/s=1.163W（7）传热问题的电模拟法R(tq3.温度场、等温面及温度梯度(1)温度场：温度按空间及时间的分布规律和变化规律就是温度场。数学表达式：t=f(x，y，z，()分类：稳定温度场：不随时间而变化的温度场。t=f(x，y，z)特点：
，为稳定传热。不稳定温度场：
，为不稳定传热。空间（一、二、三维温度场）(2)等温面(3)等温线(4)温度梯度：
2.1.2基本定律1.傅立叶导热定律(1)稳定温度场的建立y(3(1(

5、(tt0txt0txt0tx（a）(b)(c)稳定温度场的建立(1~(3为不稳定导热，((为稳定导热时期。(2)傅立叶导热定律在稳定导热状态下，物体的热通量与温度梯度成正比。

(——导热系数。(3)导热系数(1)单位：w/m(c2)物理意义：物体的导热能力，(((q((导热能力(3)影响因素：a.物质种类：(气：0.006~0.6w/m(c(液：0.07~0.7w/m(c(金属：2.2~420w/m(c；其中纯银最高，铜、金、铝次之。(工程材料：0.025~3w/m(cb.物理状态：温度、压力、密度、湿度等，其中温度是最重要的因素。对于工程材料：(=(0（1+bt）(

6、=(0+at(4)导温系数a


(热量梯度)即单位时间、单位面积的热流量与热量梯度成正比。
——导温系数1）单位：
m2/s2）物理意义：热量传输能力
=导热能力/吸热能力a(：((，
(，热量传递快，温度传递快。a(：((，
(，热量传递慢，温度传递慢。第二次课课题：傅立叶-克希荷夫导热微分方程式(2.2稳定导热一、本课的基本要求：1.了解F-K方程的推导过程。2.掌握F-K方程各部分的物理意义及整个方程的物理意义、适用范围及求解。3.正确理解三类边界条件。4.掌握一维平壁的温度分布规律及导热量的计算。（第一类、第三类边界条件；单层、多层；(为常数、(不为常数。）二

7、、本课的重点、难点：1.本课的难点是F-K方程的应用。2.本课的重点是一维平壁的温度分布规律、导热量的计算。三、作业：P2063、4傅立叶-克希荷夫导热微分方程式推导方法：元体分析法dzdv=dxdydzdQx1ABdQx2假设条件：1）无内热源2）忽略摩擦热dxdy3）常物性（(，c，(等）推导依据：能量守恒(元体热收入(((元体热支出(=(元体热焓变化(即元体的热收支差=热焓量的变化方程式的推导1)x方向的对流热收支差：
2)x方向的导热热收支差：
3)x方向的总热收支差：
4)元体热收支差：



5)元体热焓变化：
整理后的得：