第四章-1-热量传递基本方式.pptVIP

* 例题4-1：一块厚为50mm的大平板，两侧表面分别维持在tw1=150 ℃和tw2=100℃。 试求不同材料时的热流密度：（1）?=389W/(m?K)的铜材； （2） ? =50 W/(m?K)的铸铁； （3） ? =0.13W/(m?K)的石棉。 解：大平板的稳态导热。 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * * 第一节 热量传递 的三种基本方式简介 一、热量传递的三种基本方式 二、复合换热及传热过程 * 一、热量传递的三种基本方式 热传导 (thermal conduction)； 热对流 (thermal convection)； 热辐射 (thermal radiation)。 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * （一）热传导（导热） 1、定义 当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，依靠物质微观粒子（分子、原子及自由电子等）的热运动而产生的热量传递现象。 导热是物质的固有本质。 特点： ①不发生宏观相对位移； ②能量形式不变（热能） 。 例子：。。。。 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 2、导热的基本公式 通过平壁的导热量： ? —热导率或导热系数，W/(m·K)，表明材料的导热能力。 tw1 tw2 4-1 热量传递的三种基本方式简介 引入比例系数? W/m2 厚度 截面面积 W * 2、热对流 （1）热对流（对流） 流体中温度不同的各部分之间发生相对的宏观位移而引起的热量传递现象。 特点：①具有宏观位移——仅发生在流体内部； ②必伴随有微观粒子热运动而产生的导热。 热对流是宏观热对流与微观导热联合作用的结果，同时受到热量传递规律和流体流动规律的支配，是一种十分复杂的热量传递现象。 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 2、热对流 例子： ——上飘中的热烟气与空气间的换热； “一去二三里，烟村四五家”。 4-1 热量传递的三种基本方式简介 ——暖气片附近热空气与冷空气间的换热。 热对流仅发生在流体中（液体或气体） 。 * （2）对流换热（convection heat transfer) 定义：流动着的流体与所接触的固体表面间由于温度不同而引起的热量传递现象，称为表面对流传热。 简称对流传热，热对流和导热联合作用的结果。 对流换热发生的三个条件： （1）流体必须与固体壁面接触； （2）流体必须是流动着的； （3）壁面和流体间存在温差。 静止的流体薄层 （导热） 宏观流动 （热对流） tw≠tf 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 对流换热的分类 按流体有无相变： 相变换热：沸腾换热与凝结换热 无相变换热：绝大多数 按引起流体流动的原因： 自然对流换热—流体各部分之间密度差而引起的 强制对流换热—机械（泵或风机等）作用或其他压差引起的 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 对流换热的实例 —物体表面与空气间的换热过程 —暖气片表面和室内空气的热交换 —管内流体与管内壁的换热 —钻井液、油井产液等在管内或管外与管壁的换热等 传热学研究有实际意义的对流换热。 自然对流 有风时强制对流； 无风时自然对流。 强制对流 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * （3）对流换热量的计算 牛顿冷却公式 比例系数h—称表面传热系数，W/(m2·K)。 A—对流换热面积，流体与固体壁面的接触面积，m2。 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 表面传热系数h —习惯称对流换热系数，单位W/(m2?K)。 —h大小反映对流换热的强弱。 —影响因素： （1）流体物性（热导率、粘度、密度、比热容等）； （2）流体流态（层流、紊流）； （3）流动起因（自然对流或强制对流）； （4）物体表面的形状、尺寸； （5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。 —h为过程量，不是物性参数！ 4-1 热量传递的三种基本方式简介 * 表面传热系数h的一般范围 夏天游泳凉快 有风比无风对流换热强 4-1 热量传递的三种基本方式简介 介质： 水空气 换热方式： 相变无相变 强制 自然 * 导热系数?和表面传热系数h 二者物理概念和单位不同。 导热系数?——一个物性参数，与过程无关，仅取决于材料的性质、温度等物理量。一旦材料及其温度一定， ?值也就唯一地确定了，可通过实验