工程传热学—复习资料.ppt

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1、《工程传热学》复习传热学的基本任务①求解温度分布②计算热量传递的速率系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率水，M220oC铁块,M1300oC热力学：tm,Q传热学与工程热力学的关系热力学+传热学=热科学(ThermalScience)传热学:传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即热量始终从高温热源向低温热源传递，如果没有能量形式的转化，则热量始终是守恒的。热量传递的基本方式热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射导热系数（热导率）表征材料导热能力的大小，是一种物性

2、参数，与材料种类和温度有关。这里有必要引入热阻的概念。热量传递是自然界中的一种转移过程。各种转移过程有一个共同规律，就是：导热热阻单位导热热阻对流换热中边界层的示意图表面传热系数h——当流体与壁面温度相差1℃时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量h是表征对流换热过程强弱的物理量影响h因素：流体的物性（导热系数、粘度、密度、比热容等）、流动的形态（层流、紊流）、流动的成因（自然对流或强制对流）、物体表面的形状、尺寸，换热时有无相变（沸腾或凝结）等。⑤对流热阻Thermalresistanceforconvection辐射换

3、热的定义与特点定义：物体间靠热辐射进行的热量传递辐射换热特点：a)不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量；b)在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换物体热力学能电磁波能物体热力学能c)无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量例：一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径d=583mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42W/(m2K),保温层外表面的发射率问：（1）此管道散热必须考虑哪些热量传递方式；（2）计算每米长度管道的总散热量。解：（1）此管道

4、的散热有辐射换热和自然对流换热两种方式。（2）把管道每米长度上的散热量记为ql例题近似地取管道的表面温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为：讨论：计算结果表明，对于表面温度为几至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具有相同的数量级，必须同时予以考虑。当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热传热过程与传热系数1传热过程热量由热流体通过固体壁面传给冷流体的过程。导热对流辐射对流传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成k为传热系数，W/(m2℃)。在数值上，传热系数等于冷、热流体

5、间温差=1oC、传热面积A＝1m2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。传热系数的计算热流体tf1到tw1：tw1到tw2：tw2到冷流体：一维稳态传热过程忽略热辐射换热，则左侧对流换热热阻固体的导热热阻右侧对流换热热阻上面传热过程中传递的热量为：传热系数，是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。传热系数单位热阻或面积热阻基本计算关系式(1)导热Fourier定律：(2)对流换热Newton冷却公式：(3)热辐射Stenfan-Boltzmann定律：(4)传热过程传热方程式:例：一房屋的混凝土外

6、墙的厚度为=200mm，混凝土的热导率为=1.5W/(m·K)，冬季室外空气温度为tf2=-10℃,有风天和墙壁之间的表面传热系数为h2=20W/(m2·K)，室内空气温度为tf1=25℃,和墙壁之间的表面传热系数为h1=5W/(m2·K)。假设墙壁及两侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化，求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。解：由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为例题根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的对流换热，分析几个生活中的传热问题：1、冬天，经过

7、在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后效果更加明显。为什么？2、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感觉更冷些？3、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内穿同样的衣服却感觉到很冷，为什么？4、利用同一冰箱储存相同的物品，结霜的冰箱耗电量大还是不结霜的冰箱耗电量大？5、有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。为使稀饭凉得更快一些，你认为他应该搅拌碗中的稀饭还是盆中的凉水，为什么？6、夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？单位时间内微元体

8、的内能增量（非稳态项）扩散项（导热引起）源项导热微分方程理论基础：傅里叶定律+能量守恒方程确定导热体内的温度分布是导热理论的首要任务。建立导热微分方程，可以揭示连续温度场随空间坐标和时间变化的内在联系。a称为热扩散率，又叫导温系数。(thermaldiffusivity)热扩