第二章 传热原理

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1、第二章传热原理绪论一、基本概念1．传热学：传热学是研究热量传递规律的学科。1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分；2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。    由于自然界和生产技术中几乎均有温差存在，所以热量传递已成为自然界和生产技术中一种普遍现象。2．热量传递过程：根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类：（1）稳态传热过程；（2）非稳态传热过程。1）稳态传热过程：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：凡是物体中各点温度随时间的变化而变化的热

2、传递过程均称非稳态传热过程。    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。二、讲授传热学的重要性及必要性1．传热学是热工系列课程教学的主要内容之一，是热能动力专业必修的专业基础课。是否能够熟练掌握课程的内容，直接影响到后续专业课的学习效果。2．传热学在生产技术领域中的应用十分广泛。如：热能动力学、环境技术、材料学、微电子技术、航空航天技术存在着大量的传热学问题，而且起关键性作用。随着大规模集成电路集成温度的不断提高，电子器件的冷却问题越显突出。3．传热学的发

3、展和生产技术的进步具有相互依赖和相互促进的作用。    传热学在生产技术发展中已成为一门理论体系初具完善、内容不断充实、充满活力的主要基础科学。高参数大容量发电机组的发展，原子、太阳、地热能的利用，航天技术、微电子技术、生物工程的发展，推动传热学的发展，而传热学的发展又促进生产技术的进步发展。同时，随着生产技术及新兴科学技术的发展，又向传热学提出了新的挑战和新的研究课题。三、传热学的特点、研究对象及研究方法1．特点    理论性、应用性强。传热学是热工系列课程内容和课程体系设置的主要内容之一。是一门理论性、应用性极强的专业基础课，在热量传

4、递的理论分析中涉及到很深的数学理论和方法。在生产技术领域应用十分广泛，在生产技术发展中已成为一门理论体系初具，内容不断完善、充实，充满活力的主要基础科学。传热学的发展促进了生产技术的进步，而新兴科学技术的发展向传热学提出了新的课题和新的挑战。2．研究对象    传热学研究的对象是热量传递规律。3．研究方法    研究的是由微观粒子热运动所决定的宏观物理现象，而且主要用经验的方法寻求热量传递的规律，认为研究对象是个连续体，即各点的温度、密度、速度是坐标的连续函数，即将微观粒子的微观物理过程作为宏观现象处理。第一节导热一、教学要求【掌握内容】

5、1．传热的基本条件与基本方式2．温度场、等温面、等温线和温度梯度的概念3．热流量和传热量的概念4．掌握稳定传热与不稳定传热的概念5．导热的基本定律的表达式及物理意义6．物质导热系数的意义7．稳定态平壁的导热量计算8．稳定态单层圆筒壁及球壁的导热量计算【理解内容】1．各种传热方式的传热机理2．等温面、等温线的性质3．各种不同物质导热系数的范围及影响因素4．稳定态多层圆筒壁的导热量计算5．稳定态单层球壁的导热量计算【了解内容】1．稳定态复合平壁的导热2．稳定态多层球壁的导热量计算3．稳定态不规则物体的导热量计算4．表面温度不均时平均温度的计算

6、二、教学重点与难点【教学重点】1．温度场、等温面、等温线和温度梯度的概念2．热流量、传热量和稳定传热与不稳定传热的概念3．导热的基本定律及导热系数4．稳定态平壁的导热量计算5．稳定态非平壁的导热量计算【教学难点】1．稳定态多层平壁的导热量计算2．稳定态非平壁的导热量计算三、教学方法从生活或生产上的传热现象引入，讲解基本概念及基本原理，教学中注意分解难点，要讲、练结合，培养学生的分析计算能力。四、教学内容一、导热的基本概念及定律（一）温度场1．定义：传热过程中，物体内部所有点的温度分布情况。温度场内各点的温度与位置有关，同一点的温度还随时间

7、推移而有所不同。一般地，物体的温度分布是坐标和时间的函数。    即：t=f(x,y,z,τ)    其中x、y、z为空间坐标，τ为时间坐标。2．温度场分类⑴稳定温度场：是指在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场称稳态温度场，其表达式t=f(x,y,z)。⑵非稳定温度场：是指在变动工作条件下，物体中各点的温度分布随时间而变化的温度场称非稳态温度场，其表达式t=f(x,y,z,τ)。若物体温度仅一个方向有变化，这种情况下的温度场称一维温度场。（二）等温面与等温线和温度梯度1．等温面与等温线定义等温面：温度场中所有温度相同

8、的点构成的面。等温线：等温面与其它任意平面的交线。性质⑴同一瞬间，不同的等温面、线不可能相交。⑵连续的温度场中，等温面、线连续。⑶同一等温面、线上无温度变化，也就没有热量传递，热量传递只发生在