传热学第一章绪论

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1、第一章绪论1、传热学研究内容及其工程应用2、热量传递的基本方式3、传热过程和传热系数4、传热学的研究方法和发展史7/23/20211传热现象的普遍性——有温差就有传热（生产、生活、自然界）1、传热学研究内容及其工程应用主要研究内容（工程传热学）：1）热量传递的机理和速率（强化、削弱传热）2）物体中温度场的变化（热应力计算、安全性分析）7/23/20212传热学与热能动力工程的关系传热学是能源、动力、化工、机械、电子、土木等学科的主干技术基础课传热学与流体力学、工程热力学并称能源动力类专业的三大支柱发动机：蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机中

2、的换热装置及设备辅机：各种换热设备，如余热锅炉、冷却器、海水淡化装置制冷空调装置：换热器。7/23/20213传热学与工程热力学的关系热力学：平衡温度Tp和Q传热学：过程的速率水，M220oC钢棒，M1300oC7/23/20214传热学最主要的应用领域发电厂冷却塔核聚变装置7/23/20215换热器广泛应用于石油化工厂的冷却塔、洗涤塔等场合，一般占化工厂设备投资的40%化工厂内各种热交换装置炼油厂热力管道7/23/20216在制冷空调系统中，大量采用各类换热器及散热器7/23/20217航天飞机表面材料要求绝热良好大型客机火箭升空

3、7/23/20218航空发动机高温叶片冷却高压透平工况气体温度1800K叶片温度1200K冷却气体800K7/23/20219冷却技术失效时7/23/202110船用换热设备7/23/202111枪管的散热7/23/202112计算机芯片的散热7/23/202113燃气热水器中的热量传递过程：1）燃气通过辐射和对流方式将热量传给壁面左侧；2）通过导热传到壁面右侧；3）通过对流传给水。2、热量传递的基本方式7/23/202114要弄清下列概念的联系与区别：温度：物质分子平均运动动能的宏观量度（强度量）（热迁移势）热能：物质所具有的内动

4、能，微观运动属性。（广延量）（功）热量Q（J）：系统与外界依靠温差传递的能量。（过程量）热流量（W）：单位时间所传递的热量。热流密度q（W/m2）：通过单位横截面上的热流量。7/23/202115（1）热传导heatconduction1）定义:物体各部分之间不发生相对位移，依靠微观粒子（分子、原子、自由电子等）热运动进行的热量传递现象。只要温度高于0K,物体便有热运动的本领，所以导热是物质的固有本质。7/23/2021162）导热机理物质主要作用粒子气体分子导电固体自由电子非导电固体原子、分子晶格振动（弹性波）液体（两种观点）类

5、似气体类似非导电固体纯粹的导热只存在于不透明的固体之中。7/23/202117物质导热能力的大小主要取决于两个方面：物质的微观结构和作用粒子。微观结构有：晶体（单晶、多晶），非晶体（无定型固体），液体（有序性次于固体），气体（有序性次于液体）。作用粒子有：分子、原子、电子、声子、光子、磁子等。一般的，微观结构的有序性越好，作用粒子的种类和数量越多，导热能力越强。7/23/2021183）平壁导热公式：传热量（热流量）[W]q：热流密度[W/m2]平壁的厚度[m]；A：垂直于导热方向的截面积[m2]导热系数7/23/202119常温

6、下部分物质导热系数银：427水：0.599纯铜：398空气：0.0259纯铝：236水垢：1~3普通钢：30~50保温材料：<0.14烟垢0.1~0.37/23/202120例1有三块分别由纯铜（λ1=398W/(m·K)）、黄铜（λ2=109W/(m·K)）和碳钢（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，对于纯铜板对于黄铜板对于碳钢板7/23/202121（2）热对流(convection)与

7、对流换热Heatedairrises,cools,thenfalls.Airnearheaterisreplacedbycoolerair,andthecyclerepeats.7/23/202122?Whathappenedifcoilswereatthebottom?7/23/2021231）定义热对流：由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。热对流只发生在流体中流体中有温差—热对流必然同时伴随着热传导，自然界不存在单纯的热对流.根据对流形成的原因可以分为：自然对流：由于密度差引起的相对运动；强迫对流：由于机械作用

8、（风机、泵）或其他压差作用引起的相对运动。7/23/202124对流换热过程对流换热：流体流过固体表面时，对流和导热的联合作用，使流体与固体壁面之间产生热量传递的过程。7/23/202125对流换热的特点对流换热与热对流不同，既有热对