西安交大热工基础课件91424

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1、第四章热量传递的基本理论1热工基础传热学：传热学是研究在温差作用下热量传递的一门学科。解决两类问题：热设计问题，热控制问题热力学与工程热力学的区别：1.时间问题2.过程的可逆性3.热设备的温度2热工基础第一节热量传递的三种基本方式1.热传导1.定义：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。（简称导热）依靠微观粒子的无规则热运动物体之间不发生宏观相对位移导热特点:3热工基础基本公式：热流量单位：Wq热流密度单位：4热工基础2.热对流1.定义：流体各部

2、分之间发生相对位移时，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。5热工基础(1)流体有宏观运动；(2)对流与导热相结合。对流换热的特点：对流换热:流体流过固体壁面发生的对流和导热联合作用的热量传递过程1twtA6热工基础分类对流换热按照不同的原因可分为多种类型流动起因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。是否相变，分为：相变对流换热和无相变对流换热。7热工基础4.基本计算式—(Newton’sLawofCooling)①A:与流体接触的壁面面积②约定对流换热量永远取正值h:对流表面传热系数8热工基础③h：表面传热系数，是表征对

3、流换热过程强弱的物理量。过程量，与很多因素有关(流体种类，表面形状，流体速度大小等)流动方式：强制>自然对流介质：水>空气相变：有相变>无相变水蒸气凝结>有机蒸汽凝结表：4－19热工基础3.热辐射10热工基础辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式热辐射：因热的原因发出的辐射能的现象称为热辐射。特点：不需要直接接触伴随着能量的转换物体的辐射能力与温度有关黑体：吸收本领和辐射本领在同温度物体中最大11热工基础黑体在单位时间内发出的热辐热量(Stefan-Boltzmann)实际物体发射率相关(emissivity≤1)：物体的

4、种类、表面状况、温度12热工基础辐射换热：物体发出和接收过程的综合效果产生了物体间通过热辐射进行的热量传递At1At213热工基础辐射换热表面传热系数复合换热如何处理对流换热与辐射换热同时存在的换热过程14热工基础导热、对流和辐射综合表现h1,tf1h2,tf2房间散热研究传热过程的基本目的：传热量和温度分布15热工基础（1）温度场和温度梯度定义：物体中各点温度值所组成的集合xyz第二节导热的基本定律及稳态导热1.导热的基本定律16热工基础非稳态温度场稳态温度场一维温度场二维温度场三维温度场17热工基础等温线和等温面①定

5、义：同一瞬间温度相等的各点连成的线或面称为等温线或等温面②特点：等温面或等温线不会相交③用途：(1)等温线的疏密可直观反映出不同区域温度梯度（即热流密度）的相对大小18热工基础①梯度：指向变化最剧烈的方向(向量,正向朝着增加方向)②温度梯度(某点所在等温线与相邻等温线之间的温差与其法线间距离之比取极限)温度梯度19热工基础在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比于垂直于该截面方向上的温度梯度和截面面积，方向与温度梯度相反。导热基本定律的文字表达：导热基本定律的数学表达：（2）傅立叶导热定律20热工基础注意①负号的

6、含义：热量传递方向指向温度降低方向，与温度升高方向相反②热流方向与等温线(面)垂直，热流密度矢量的走向可用热流线来表示21热工基础③实验定律，普遍适用(变物性，内热源，非稳态，固液气)④引起物体内部或物体之间的热量传递的根本原因：⑤一旦温度分布t=f(x,y,z,τ)已知，热流密度可求(求解导热问题的关键：获得温度场分布)温度梯度22热工基础（3）导热系数1.定义2.表征物体导热本领的大小单位温度梯度作用下的物体内所产生的热流量，标量，单位：W/(m·K)23热工基础常用物质之值在常温（20℃）条件下图4－524热工基础

7、2.一维稳态导热计算无限大平板的理解：物理上实施条件无限长圆筒壁的理解：一维的简化条件25热工基础（1）通过无限大平壁的导热单层平壁导热26热工基础热阻的概念通过平壁导热的热阻t2t1Ut1t227热工基础通过多层平壁的导热多层平壁：由几层不同材料组成例：房屋的墙壁—白灰内层、水泥沙浆层、红砖（青砖）主体层等组成假设各层之间接触良好，可以近似地认为接合面上各处的温度相等t2t3t4t1q28热工基础由和分比关系t2t3t4t1qt1r1t2r2t3r3t4推广到n层壁的情况:前提：多层平壁，1D,稳态，无内热源，λ为常数

8、，两侧均为第一类边界29热工基础问：现在已经知道了q，如何计算层次分界面壁温？第一层：第二层：第i层：30热工基础31热工基础（二）、通过无限长圆筒壁的导热单层圆筒壁导热32热工基础多层圆筒壁导热33热工基础导热系数与物质种类及热力状态有关(温度，压力(气体))，与物质几何形状无关。在温度变化范围不很宽情况下，工程材