三种传热形式

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1、传热学HeatTransfer课程特点实践性很强的科学,常称工程传热学是一门专业基础课，联系基础课与专业课的纽带与桥梁先修课程：高等数学、大学物理、计算方法、工程热力学、流体力学等主要内容1传热学概述2热量传递的基本方式3传热过程4换热器一、什么是传热学研究热量传递规律的科学。热量传递的机理、规律、计算方法热量传递过程的推动力：温差，有温差就会有传热。热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源。传热学概述二、传热学的重要性和广泛性自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍范围广泛，无处不在，无时不有日常生活中的例子若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持25度，那么在冬天与

2、夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？冬天耳朵大的人为什么容易生冻疮？《泰坦尼克号》男女主人公的的结局为何不同？冬天树叶为什么向上的一面容易结霜？在工程技术领域大量存在传热问题动力、化工、制冷、建筑、环境、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术…三、传热学与工程热力学的关系1.相同点：传热学以热力学第一定律和第二定律为基础（TheFirstandSecondLawofThermodynamics）即：热量Q传递始终是从高温物体向低温物体传递；在热量传递过程中若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。2.不同点a）

3、定义：工程热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律。传热学：热量Q传递过程的规律。b）时间工程热力学：不考虑热量传递过程的时间。传热学：时间是重要参数。热量传递的基本方式热量传递基本方式：热传导、conduction热对流、convection热辐射radiation在不同场合下，三种方式可能单独存在，也可能产生不同的组合方式太空飞船的传热/暖气片传热一、热传导（导热）heatconduction1.定义和特征定义：指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。物质的属性：可以在固体、

4、液体、气体中发生导热的特点必须有温差物体直接接触依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量不发生宏观的相对位移2.导热机理气体：气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。导电固体：自由电子运动。非导电固体：晶格结构的振动。液体：很复杂。14温度场、等温线、等温面(1)温度场：某时刻空间所有各点温度分布情况温度场是时间和空间的函数，即：三维非稳态温度场：三维稳态温度场：一维稳态温度场：二维稳态温度场：稳态温度场非稳态温度场15等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点所构成的面(3)等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到等温线簇，又称温度等值线。图5-2(4)温度

5、梯度：温度改变的强烈程度，沿等温面法线方向上的温度增量与法向距离比值的极限。是向量；正向朝着温度增加的方向3傅里叶公式:1822年，法国数学家Fourier：：热流量，单位时间传递的热量[W]q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量A：垂直于导热方向的截面积[m2]：平壁两侧壁温之差热导率（导热系数）Thermalconductivity平壁的厚度[m]17Fourier定律：通用形式热流量，单位时间传递的热量[W]热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量热流密度与温度梯度成正比，传递方向与温度梯度方向相反。18导热热阻Fourier定律导热热阻热路图热导率（导热系数）(

6、Thermalconductivity)——具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体(1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J)热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定冬天在新建的房屋感到暖和还是在旧房感到暖和？例题1-1有三块分别由纯铜（热导率λ1=398W/(m·K)）、碳钢（热导率λ2=40W/(m·K)）和石棉（热导率λ3=0.15W/(m·K)）制成的大平板，厚度都为10mm，两侧表面的温差都维持为tw1–tw2=50℃不变，试求通过每块平板的导热热流密度。解：这是通过大平壁的一维稳态导热问题，对于纯铜板，对于黄铜板对于石棉板23平壁和圆

7、筒壁的一维稳态导热一、通过平壁的一维稳态导热边界条件：x=0时，t=t1；x=δ时，t=t2；温压或温差平壁导热的面积热阻(m2K/W)单位时间内，通过截面积A的热流量：24二、通过n层平壁的一维稳态导热n层平壁的总温压（℃或K）第i层平壁的厚度（m）第i层平壁材料的导热系数，W/(mK)第i层平壁的导热面积热阻，(m2K)/W25各层接触面上的温度第一层：第二层：第j层：26二、通过圆筒壁的一维稳态导热1.微元圆筒壁的热流量2.单位管长的热流量3.每米长度单层圆筒壁的热阻热流密度与半径r成