工程传热学第二讲热量传递的三种基本方式资料.ppt

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1、第一章热量传递的三种基本方式§1导热一、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。1.条件：无相对位移（必须直接接触）7/29/202112.微观机理气体金属固体非金属固体液体——分子的热运动——自由电子的热运动——晶格的振动——介于气体和固体之间二、傅利叶定律单位时间内通过的导热热量与温度变化率及传热面积成正比。（一维）7/29/20212※负号：热量传递方向与温度升高方向相反※称为导热系数物性参数表征材料导热性能优劣热流密度热流量7/29/20213例：一维稳态无限大平板的导热稳态过程：温度不随时间变

2、化的热量传递过程非稳态过程：温度随时间变化的热量传递过程返回※无限大平板：※对于长度和宽度远远大于厚度的长方体。7/29/20214三、热阻分析法1.自然界一切转移过程：2.电量转移过程：IU1U27/29/202153.热量转移过程：IU1U2tw1tw2qtw1tw2导热热阻，单位为面积热阻，单位为7/29/20216§2对流一、定义当流体流过一个物体表面时的热量传递过程。1.对流：2.对流换热：二、分类1.有无相变：无相变对流凝结和沸腾对流2.成因：自然对流强制对流——由密度差引起的——由泵、风机等压力设备引起的流体流动流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相

3、对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。7/29/20217三、牛顿冷却公式※称为表面传热系数非物性参数※7/29/20218四、表面传热系数的影响因素h的大小反映对流换热的强弱，与以下因素有关：（1）流体的物性（导热系数、粘度、密度、比热容等）；（2）流体流动的形态（层流、紊流）；（3）流动的成因（自然对流或强制对流）；（4）物体表面的形状、尺寸；（5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。7/29/20219表1一些表面传热系数的数值范围对流换热类型表面传热系数h(W/(m2K))空气自然对流换热1～10水自然对流换热200～1000空气强迫对流换热10～100水强迫对流换

4、热100～15000水沸腾2500～35000水蒸气凝结5000～250007/29/202110五、热阻分析法twtfqtwtf称为对流换热面积热阻，单位为※称为对流换热热阻，单位为※7/29/202111§3辐射一、定义以电磁波形式传递能量的现象。1.辐射：2.热辐射：由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象。二、黑体和实际物体发出辐射能1.黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体。7/29/2021122.四次方定律（黑体）：3.实际物体：——斯忒藩—玻耳兹曼常数，又称为黑体辐射常数，5.67×10-8W/(m2K4)；——绝对温度，K。——黑度（又称发射率）。7/

5、29/202113三、辐射换热1.定义:3.黑体间的辐射换热物体间靠热辐射进行的热量传递。以无限靠近的黑体平板为例：2.特性：※可在真空中传播※有能量转换高温物体低温物体7/29/2021144.实际物体的辐射换热以无限靠近的实际平板为例：——系统黑度5.大空间小物体辐射换热下角标1——小物体7/29/202115