第1章-绪论 传热学 中国石油大学 华东

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1、主讲：杨德伟储运与建筑工程学院热能与动力工程系注意事项联系方式：13705321124yangdw@upc.edu.cnQQ:1547962910（爱玩更爱学）要求：上课关闭手机（静音）；考勤：不定期点名，有事必须请假，不得旷课，旷课1/3以上者不得参加考试；不得抄作业，发现一次，抄与被抄同等处罚，成绩一人一半；作业：每次课前上交，原则上拖欠作业不予批改；作业缺1/3以上者不允许参加考试，每章交一次作业；答疑：课前课后，邮件，短信以及QQ；总复习答疑教材及参考书教材：《传热学》黄善波等编参考：

2、《传热学》戴锅生编《传热学》杨世铭、陶文铨编著考核方法闭卷考试85~90%平时成绩10~15%第一章绪论§1-1传热学的研究对象和任务§1-2传热学在石油工程中的应用§1-3热量传递的三种基本方式§1-4总传热过程§1-5传热学的研究方法§1-6能量守恒及应用§1-1传热学研究的对象和任务一、什么是传热学1、传热学是研究热量传递规律的学科。热量传递的机理、规律、计算和测试方法热量传递过程的推动力：温差热力学第二定律：热能只能自发地由高温处传到低温处。1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低

3、温部分；2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。2、热量传递过程根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类：稳态（定）传热过程、非稳态（定）传热过程。1）稳态传热过程（定常过程）凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。2）非稳态传热过程（非定常过程）凡是物体中各点温度随时间的变化而变化的热传递过程均称非稳态传热过程。各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停机、工况改变时的传热过程则属非稳态传热过程。3、工程中的两大类问题：1）

4、计算传热的热流量：反映热传递快慢增强传热（扇子）削弱传热（保温、棉衣）2）确定温度分布：以便进行某些现象的判断、温度控制和其它计算。大气层温度分布→天气预报热应力计算→寿命油藏地层温度分布→蒸汽带扩散，热影响区域大小4、假设：1）普遍性假设：研究的物体为连续体，物体内各点的温度等参数为时间和空间坐标的连续函数研究的物体是各向同性的、各点物性与方向无关2）特定假设：针对某一类具体问题进行的假设，如在工程压力范围内，温度变化较小时假设热导率（导热系数）为常数或者取平均值二、传热学的重要性自然界与生产过

5、程到处存在温差—传热很普遍传热学在日常生活、生产技术领域中的应用十分广泛。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？b夏天，人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉是否一样？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？为什么水壶的提把要包上橡胶？不同材质的汤匙放入热水中，哪个黄油融解更快？生产技术领域大量存在传热问题•航空航天“热防护系统”（TPS）：高温叶片气膜冷却与发汗冷

6、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—航天飞机在地球轨道上将反复地经受困太阳直接辐照产生的高温和进入地球阴影时面对接近0K的宇宙空间导致的低温，温度变化范围达到-157～55℃—同时还要经受1.33×10-4Pa的高真空环境—在以7.5km/s的速度从120km高度重返地球大气层时，飞行器表面的热流密度大约达到2.5×105W/m2，机翼前缘和头锥帽上的温度高达16

7、50℃！—除此之外还必须能够经受太阳紫外线、高能粒子和微陨石可能的撞击•微电子：电子芯片冷却，CPU风扇•生物医学：肿瘤高温热疗；组织与器官的冷冻保存军事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存•制冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温水源热泵•新能源：太阳能；燃料电池§1-2传热学在石油工程中的应用目前在石油工业中导致传热学的地位和作用越来越重要的背景有两个：高粘、高凝原油的开发我国油田开发的由浅到深、由易到难的开发过程高粘高凝原油是我国的重要油气资源，分布广、储量大，预测我国的稠油在80亿吨以上。开发稠

8、油时的主要问题是高粘度导致的流动性差一是稠油的渗流阻力大，难于从油层流入井底二是稠油在井筒的流动阻力大，举升困难高凝油——含蜡量高，凝固点高的原油，其特点是存在析蜡点和凝固点温度低于析蜡点时，原油中的重质组分开始析出当原油温度进一步降低至凝固点时，原油将失去流动性实践证明，热处理油层采油技术是开发稠油和高凝油的一种行之有效的方法，热处理油层的作用：提高油层温度，降低油层流体的粘度，防止