硅酸盐热工基础2-1概论课件.ppt

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1、第二章传热学Heattransfer11概述1.１传热学传热学是研究热量传递规律的学科，其基础为热力学第一定律(能量守恒与转化)和热力学第二定律（熵增原理）。21.1.1热量传递过程1）稳态传热过程（定常过程）凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。2）非稳态传热过程（非定常过程）与稳态传热过程相反。各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停机、工况改变时的传热过程则属非稳态传热过程。3(1)日常生活中的例子：1.1.2应用举例B北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，如何解释其道理？玻璃越厚越好？A夏天人在同样温度（如：2

2、5度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？4(2)在材料技术领域大量存在传热问题5(３)在材料技术领域存在节能问题61.2热量传递的三种基本方式1.2.1导热（热传导）1、概念定义：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。7导热机理：气体－分子不规则运动时相互碰撞；导电固体－自由电子（良的电导体也是好的热导体）；非导电固体－晶格振动产生的弹性波；液体－兼有气体和非导电固体的机理。8式中为热导率，又称导热系数，负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。1）傅立叶定律（1822年，法国物理学家）t1t2（1-1）2、导

3、热的基本规律傅立叶在解该方程时发现了著名的傅立叶级数9说明：傅立叶定律又称导热基本定律，式（1-1）、（1-2）是一维稳态导热时傅立叶定律的数学表达式。（1-2）10说明：导热系数λ表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，与材料的种类和温度有关，单位：w/m·k。KKK1112傅立叶Fourier(公元1768年～1830年),法国数学家、物理学家。法国拿破仑时代的高级官员。主要贡献是在研究热的传播时创立了一套数学理论。后期致力于传热理论，1807年提交了234页的论文《热的解析理论》，但直到1822年才出版。13例题有三块分别由纯铜（热导率λ1=398W/(m·K)）

4、、黄铜（热导率λ2=109W/(m·K)）和碳钢（热导率λ3=40W/(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。1415对于黄铜板对于碳钢板对于纯铜板161.2.2对流1、基本概念1)对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。172)对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程，称为对流换热。区别概念：热对流和对流换热对流换热包括热对　　　　　　流和导热。自然界不存在单一的热对流，热对流必然伴

5、随着导热182、对流换热的分类有无相变无相变对流换热有相变对流换热沸腾换热凝结换热对流引起的原因自然对流强制对流193、对流换热的基本规律<牛顿冷却公式>流体被加热时：流体被冷却时：（1-3）（1-4）Q20其中ｈ—比例系数（表面传热系数）单位。（1-5）（1-6）如果把温差（亦称温压）记为，并约定永远取正值，则牛顿冷却公式可表示为21ｈ的物理意义：单位温差作用下通过单位面积的热流量。表面传热系数的大小与传热过程中的许多因素有关。它不仅取决于物体的物性、换热表面的形状、大小相对位置，而且与流体的流速、换热有无相变有关。22４、对流换热研究的基本任务用理论分析或实验的方法推出

6、各种场合下表面换热导数的关系式。K23例题1-2一室内暖气片的散热面积为3m2，表面温度为tw=50℃，和温度为20℃的室内空气之间自然对流换热的表面传热系数为h=4W/(m2·K)。试问该暖气片相当于多大功率的电暖气?解：暖气片和室内空气之间是稳态的自然对流换热，Q=Ah(tw–tf)=3m2×4W/(m2·K)×(50-20)K=360W=0.36kW即相当于功率为0.36kW的电暖气。241.2.3热辐射2）辐射换热辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递称辐射换热。1、基本概念1）辐射和热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而

7、发出辐射能的现象称为热辐射。253）导热、对流、辐射的评述①导热、对流两种热量传递方式，只在有物质存在的条件下，才能实现，而热辐射不需中间介质，可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。②在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。26在辐射时，辐射体内热能→辐射能；在吸收时，辐射能→受射体内热能，因此，辐射换热过程是一种能量互变过程。③辐射换热是一种双向热流同时存在的换热过程，即不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能。27④辐射换热不需要中间介质，在真空中即可进行