传热学-总复习.pptx

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1、1.1传热基本概念传热：热量在温差作用下，从一个物体传递到另一个物体，或者在同一物体的不同部分之间传递的过程。传热学是研究热量传递规律的科学。稳态传热过程：物体各点的温度不会因传热而随时间变化的传热过程。非稳态传热过程：温度是时间的函数求解研究对象的传热量求解研究对象内各点温度的变化规律传热量：热流速率（W，Φ），单位时间内的传热量。1.2传热的三种基本方式1.2.1热传导（导热）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能传递称为热传导。λ——导热系数w/(m.k)A——表面积m2q——热流密度w/m21.2.2热对流热对流——由于流

2、体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。对流传热——流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程。对流传热的同时，流体中也存在导热。对流传热分为自然对流和强制对流自然对流——由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的，如暖气片表面附近受热空气向上流动.强制对流——流体的流动时由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。对流传热的基本计算式热流量h——表面传热系数w/(m2.k)(材料不同h有所不同)思考：自然对流和强制对流有什么不同？1.2.3热辐射辐射——物体通过电磁波传递能量的方式。热辐射——物体因热的原因而发出辐射能的现象。辐

3、射传热——辐射和吸收的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递。辐射可以在真空中进行。黑体——能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。2.1导热的基本概念和定律温度场和温度梯度温差是热量传递的动力，研究传热首先要确定物体内部温度分布情况。温度分布决定热传递的方向和传递热量的大小。温度场：某一瞬间物体内部各点温度大小，称为物体在该时刻的温度场。稳态导热：与时间无关根据物体内温度在几个空间上发生的变化，温度场又可以分为三维、二维和一维温度场。一维温度场是指物体内部只在一个方向上有变化一维稳态导热二维温度场二维稳态导热三维温度场三维稳态导热温度场等温面——温度场中同一瞬间

4、相同温度各点连成的面。等温线——某个特殊平面与等温面相截的交线。温度梯度热量传递虽然只发生在不同的等温面之间，但从等温面上任一点出发，沿不同方向到达另一个等温面时，不难发现虽然它们之间的温差都相等，但单位距离的温度变化率却不同，各个方向传递的热量也不同，在等温线的法线方向温度变化率最大。定义等温线法线方向温度梯度，记作gradt.导热基本定律法国数学物理学家博里叶(J．FoMfM)在对连续均质、各向同性物体导热过程的实验研究基础上，指出：通过物体内微元面积dA，在单位时间内传递的热流量dφ与该处温度梯度以及垂立于热流方向的微元面积dA成正比。用热流密度表示导热系数：导热系数在数

5、值上等于单位温度降度下，在垂直于热流密度的单位面积上所传导的热流量。导热系数是表征物质导热能力强弱的一个物性参数。受物质的种类及性质、温度、压力、密度以及湿度等因素的影响。定义式：w/(m.k)2.3一维稳态导热2.3.1平壁稳态导热大平壁：平壁宽度和长度尺寸远大于厚度的一类平壁（至少8倍）平壁导热可以忽略四侧边缘的散热，平壁内部的温度分布只有在厚度上有变化，是一维导热1）无内热源单层平壁的稳态导热热流密度习题一砖墙的表面积为12m2，厚260mm，平均导热系数为1.5w/(m.k)，设面向室内的表面温度为25°，外表面温度为-5°，试确定此砖墙每小时向外界散失的热量。热流量一

6、定时间内到导热量1）无内热源多层平壁的稳态导热热流量热流密度接触面温度习题一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，且δA=2δB。已知λA=0.1W/(m.K),λB=0.06W/(m.K),烘箱内空气温度tw1=400℃。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于50℃。散热的热流密度为500W/m2,设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。长圆筒稳态导热长圆筒是指圆筒半径小于其长度1/10以上的圆筒。内外壁均保持恒定的温度，可忽略轴向导热，热量只沿径向传递，是一维稳态导热。工业上的管道、圆筒设备、保温层在内外壁之间的导热现象多是此类。1）无内热源单层长圆筒

7、的稳态导热长度为l,内、外半径为r1和r2,内、外表面温度恒定为tw1和tw2，tw1>tw2,材料的导热率为λ,无内热源。根据傅里叶定律，热流量为：积分得热流量r处的温度2）无内热源多层长圆筒的稳态导热多层长圆筒的稳态导热，除满足一维导热要求外，还要求相邻两层间的接触紧密无间隙。导热量习题3多层圆筒壁的导热t1t2参数：蒸汽管外径：d=133mmr1-r2=δm保温材料壁厚：t1=400℃蒸汽管外壁：每米热损失：φ=465w求：δ？t1t2解：假设：（1）圆柱坐标一维问题（2）稳态导热（3