热能与动力工程专业英语翻译ch01教案

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1、1.3传热学基础传热学是一门研究在存在温差的物体间发生能量传递的科学。热力学中将这种方式传递的能量定义为热量。传热学不仅可以解释热量传递是如何传递的，而且可以计算在特定条件下的传热速率。事实上，传热速率正是一个分析所期望的目标，它指明了传热学和热力学间的差别。热力学处理的是平衡状态下的系统，它可计算当系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态时所需要的能量，但不能解决系统处于过渡过程的非平衡状态时能量变化的快慢程度。传热学提供了可用于计算传热速率的实验关联式，从而对热力学第一定律和第二定律进行补充。这里，我们介绍热量传递的三种方式和不同型式的换热器。101.3.1Conductionheat

2、transferWhenatemperaturegradientexistsinabody,experiencehasshownthatthereisanenergytransferfromthehigh-temperatureregiontothelow-temperatureregion.Wesaythattheenergyistransferredbyconductionandthattheheattransferrateperunitareaisproportionaltothenormaltemperaturegradient:q/A~¶T/¶x.Whentheproporti

3、onalityconstantisinserted(1-3)Whereqistheheattransferrateand¶T/¶xisthetemperaturegradientinthedirectionofheatflow.Thepositiveconstantλiscalledthethermalconductivityofthematerial,andtheminussignisinsertedsothatthesecondprincipleofthermodynamicswillbesatisfied;i.e.,heatmustflowdownhillonthetemperat

4、urescale.Equation(1-3)iscalledFourier’slawofheatconductionaftertheFrenchmathematicalphysicistJosephFourier,whomadeverysignificantcontributionstotheanalyticaltreatmentofconductionheattransfer.ItisimportanttonotethatEquation(1-3)isthedefiningequationforthethermalconductivityandthatλhastheunitsofwat

5、tspermeterperCelsiusdegreeinatypicalsystemofunitsinwhichtheheatflowisexpressedinwatts.1.3.1热传导当物体内部存在温度梯度时，经验表明，就有能量从高温区向低温区传递。我们说，此时的能量通过传导进行传递，单位面积上的传热速率与法向温度梯度成正比，即q/A~¶T/¶x。引入比例系数，则有(1-3)其中q是热流量，¶T/¶x是热流方向上的温度梯度，正常数l称为材料的导热系数。方程中插入的负号表示热传导过程应满足热力学第二定律，即热量必须沿温度降低的方向传递。式(1-3)称为傅立叶导热定律，以法国数理学家约瑟

6、夫×傅立叶的名字命名，傅立叶在导热的分析处理方面做出了极其重大的贡献。值得注意的是，式(1-3)也是导热系数的定义式，在典型的单位体系中，当热流量q的单位为W时，l的单位为W/(m×℃)。1.3.2ConvectionheattransferItiswellknownthatahotplateofmetalwillcoolfasterwhenplacedinfrontofafanthenwhenexposedtostillair.Wesaythatheatisconvectedaway;andwecalltheprocessconvectionheattransfer.Thetermco

7、nvectionprovidesthereaderwithan10intuitivenotionconcerningtheheat-transferprocess;however,thisintuitivenotionmustbeexpandedtoenableonetoarriveatanythinglikeanadequateanalyticaltreatmentoftheproblem.Forexample,weknowtha