冶金传输原理-热量传输

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1、第8章热量传输的方式与概念研究传热的目的：（1）强化传热。在一定的条件下（如一定的温差、体积、重量，或泵功等）增加所传递的热量；（2）削弱传热。或称热绝缘，即在一定的温差下使热量的传递减到最小；（3）温度或传热控制。为使一些设备能安全、经济地运行，或者为得到优质产品、工艺，需要对热量传递过程中物体关键部位的温度或传热速率进行控制。8.1传热的基本方式导热对流热辐射导热定义——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为导热（或称热传导）。或者说物体内部热量从温度较高的部分传递到温度较低的部分，以及温度较高的物体把热量传递给与之

2、接触的温度较低的另一物体的方式称为导热。第8章　热量传输的方式与概念8.1传热的基本方式导热导热的基本定律——傅里叶导热定律其中：Q——通过面积为A的平板的导热量（热流量），W；A——导热平板的面积，m2；q——单位面积的导热量（简称热流密度），W/m2；λ——材料的导热系数，W/(m·℃)；第8章　热量传输的方式与概念8.1传热的基本方式对流基本概念——对流是指由于流体的宏观运动，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。对流仅能发生在流体中，也就是说对流必须要有流体的参与。在流体对流的同时，由于流体中的分子依然在进行着不规则的热运动，因而对流必

3、然伴随有导热现象。实际工程应用中，具有普遍实际意义的是流体流过一个物体表面时的热量传递过程，即流体通过对流方式与固体表面之间的热量传递称之为对流换热。第8章　热量传输的方式与概念8.1传热的基本方式对流对流基本定律——牛顿冷却定律其中：Q——对流换热量，W；α——对流换热系数，W/(m2·℃)；A——对流换热表面积，m2；Δt——对流换热表面与流体之间的温差，℃第8章　热量传输的方式与概念8.1传热的基本方式热辐射基本概念——物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。辐射的有多种，其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。热辐射的特点：辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中

4、间介质；一切物体温度高于0K的物体均能够持续地发射出辐射能，同时也能持续地吸收来自其他物体的辐射能；热辐射不仅具有能量的传递，而且具有能量形式的转换。发射时从热能转换为辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。第8章　热量传输的方式与概念8.1传热的基本方式热辐射基本定律——斯蒂芬－波尔茨定律其中：Eb、E——黑体和实际物体单位辐射表面向外辐射的辐射能（简称黑体的辐射力），W/m2；σ0——斯蒂芬-波尔茨曼常数（也称黑体辐射常数）A——辐射表面积，m2；ε——实际物体的发射率，也称为黑度，/。热辐射第8章　热量传输的方式与概念8.2传热的基本概念温度场、等温线、等温面和温度梯度

5、1）温度场传热体系中，温度在空间和时间上的分布情况。三维：二维：一维：非稳态三维：二维：一维：稳态第8章　热量传输的方式与概念8.2传热的基本概念温度场、等温线、等温面和温度梯度2）等温面（线）在某一瞬间，温度场中温度相同的各点所组成的面（线）。等温面可以是平面也可以是曲面。同样，等温线可以是直线也可以是曲线。代表不同温度的等温面（线）不能相交。T1T2T1T2铸件造型材料1000800第8章　热量传输的方式与概念3）温度梯度代入傅里叶定律温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。其中：——表示法向单位矢量。沿该方向，单位长度温度的变化率最大。（矢量形式）即：温度梯度是三

6、维坐标和时间的函数。对于一维稳态：等温线密集处，温度梯度大。8.2传热的基本概念温度场、等温线、等温面和温度梯度第8章　热量传输的方式与概念1）稳态传热温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。——不随时间而变化的传热过程称为稳态传热。此时温度场保持恒定8.2传热的基本概念2.稳态传热与非稳态传热2）非稳态传热——随时间而变化的传热过程称为非稳态传热。传热过程中温度场随时间而改变。第8章　热量传输的方式与概念温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。8.2传热的基本概念3.传热系数与热阻稳态下：k——传热系数；A——传热面积；△t——温差，也称温压（ｋ）；其中：h反映

7、不同物质传热的能力；其值越大，传热过程越剧烈。其中：RT——单位面积热阻；RTT——热阻，也称总热阻；第8章　热量传输的方式与概念温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。1.矢量形式的傅里叶导热定律第9章　导热“-”说明热流的方向则与温度梯度方向相反。9.1导热傅里叶导热定律与导热系数温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。2.导热系数（热导率）第9章　导热9.1导热傅里叶导热定律与导热系数温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。2.导热系数（热导率）第9章　导热1）气体的导热系数大多