传热学杨世铭-陶文铨-第一章节绪论

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1、传热学（HeatTransfer）常立民changlm@mail.lzjtu.cnTel：15117219518参考书教材:《传热学》杨世铭、陶文铨编著，第四版《传热学》戴锅生，第二版《数值传热学》陶文铨编著《对流换热》V.S.阿巴兹《凝结和沸腾》施明恒等编著《辐射换热》余其铮编著HeatTransfer(2ndEdition),byAnthonyF.MillsHeatTransfer,byJ.P.HolmanFundamentalsofHeatTransfer,byF.P.Incropera,D.P.De

2、Witt考核方法平时成绩:30%(包括：实验、出勤及作业)期末考试:70%常立民changlm@mail.lzjtu.cnTel：15117295518答疑时间:周四下午4:30~6:00地点:热动办公室第一章绪论§1-1传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用1.传热学（HeatTransfer）的研究内容(1)研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法(2)热量传递过程的推动力：温差热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源有温差就会有传热温差是热量传递

3、的推动力2.传热学研究中的连续介质假定假定所研究的物体中的温度、密度、压力等物理参数都是空间的连续函数。对于气体，只要被研究物体的几何尺度远大于分子间的平均自由度，假定就成立。微机电系统，即尺寸在1μm~1mm间的器件组成的系统，其流动和传热问题不适合上面的假定3.传热学与工程热力学的关系(1)热力学+传热学=热科学(ThermalScience)系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。热力学：不讨论与时间的关系传热学：水，M220oC铁块,M13

4、00oC图1-1传热学与热力学的区别(2)传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即始终从高温热源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则始终是守恒的4传热学应用实例自然界与生产过程到处存在温差传热很普遍科学技术领域中遇到的传热问题大致可归纳为三类：（1）强化传热（2）削弱传热（热绝缘）（3）温度控制b夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？c北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？(1)日常生活中的例子：a人体为恒温体。若房间里气体的温度在

5、夏天和冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？(2)特别是在下列技术领域大量存在传热问题(3)几个特殊领域中的具体应用a航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术…b微电子

6、：电子芯片冷却c生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器官的冷冻保存d军事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存e制冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温水源热泵f新能源：太阳能；燃料电池5传热过程的分类按温度与时间的依变关系，可分为稳态和非稳态两大类。§1-2热量传递的三种基本方式1导热（热传导）(Conduction)热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。(1)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(

7、2)物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生(3)导热的特点：a必须有温差；b物体直接接触；c依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；d在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中。(4)导热的基本定律：1822年，法国数学家Fourier:上式称为Fourier定律，号称导热基本定律，是一个一维稳态导热。其中：：热流量，单位时间传递的热量[W]；q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量；A：垂直于导热方向的截面积[m2]；：导热系数（热导率）[W/(mK)]。图1-2一维稳态平板内导热t0

8、xdxdtQ傅立叶定律又称导热基本定律，上式是一维稳态导热时傅立叶定律的数学表达式。通过分析可知：（1）当温度t沿x方向增加时，而q＜０，说明此时热量沿x减小的方向传递；（2）反之，当时，q>0，说明热量沿x增加的方向传递。（3）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，单位：w/mk。不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之