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  传 热 学 杨　华 E-mail: yanghua@yzu.edu.cn 手　机办公电话 教材与参考书 教材: 《传热学》杨世铭、陶文铨编著 《传热学》戴锅生编 《传热学》赵镇南 《 A Heat Transfer Textbook》 John H. Lienhard IV 　　　and John H. Lienhard V 《凝结和沸腾》施明恒等编著 《数值传热学》陶文铨编著 《辐射换热》王兴安、梅飞鸣编 考核方法 平时作业: 12% 实验: 8% 课堂: 5% 期末考试: 75% 第一章 绪 论 § 概 述 一、传热学（Heat transfer） ● 研究由温差引起的热量传递规律的一门科学 ● 热量传递的机理、规律、计算和测试方法 二、传热学的基本任务 求解温度分布 计算热量传递的速率 传热学与热力学的关系 三、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 特别是在下列技术领域大量存在传热问题 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… 四、传热学分类 导热的特点 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 导热的基本定律 热导率（导热系数）(Thermal conductivity) —— 具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体(1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J) 注：传热学中热流量的单位是[W]， 而非[J]； [W]= [J]/[s] 例题 1-1 例题 1-1 块厚度δ=50 mm 的平板， 两侧表面分别维持在 对流传热的分类 对流换热的基本计算式牛顿冷却公式（1701） 表面传热系数（对流换热系数） —— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面 面积上、单位时间内所传递的热量 辐射换热的特点 ● 不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质 的存在，在真空中就可以传递能量 ● 在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能 ● 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁 波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物 体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量； 总的结果是热由高温传到低温 斯蒂芬-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann law） 黑体向外发射的辐射能： 例题 1-2 一根水平放置的蒸汽管道， 其保温层外径的d=583 mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为 §1-2 传热过程和传热系数 ● 传热过程：两流体间通过固体壁面进行的换热 k越大，传热越好。若要增大k，可增大 例题 1-3 有一台氟里昂冷凝器的传热过程作初步测算得到以下数据： 管内水的对流换热表面传热系数h1 =8700(w/m m K)， 管外氟里昂蒸汽凝结换热表面传热系数h2=1800(w/m m K)。换热管子壁厚δ=1。5 mm。管子材料为导热系数λ=383(W/mK)。 试计算三个环节的热阻及冷凝器的总传热系数；欲增强传热应从哪个环节入手？分析时可以把圆管当成平壁处理。 解：三个环节单位面积热阻的计算分别如下： 水侧换热面积热阻 §1-3 传热学发展简史 18世纪30年代工业化革命促进了传热学的发展 导热（Heat conduction） 钻炮筒大量发热的实验（B. T. Rumford, 1798年） 两块冰摩擦生热化为水的实验（H. Davy, 1799年） 导热热量和温差及壁厚的关系（J. B. Biot, 1804年） Fourier 导热定律 (J. B. J. Fourier , 1822 年） G. F. B. Riemann/ H. S. Carslaw/ J. C. Jaeger/ M. Jakob  传热学发展简史 对流换热 （Convection heat transfer） 不可压缩流动方程 （M. Navier, 1823年) 流体流动Navier-Stokes基本方程 (G. G. Stokes, 1845 年） 雷诺数(O. Reynolds, 1880年） 自然对流的理论解（L. Lorentz, 1881年） 管内换热的理论解（L. Graetz, 1885年；W. Nusselt, 1916年） 凝结换热理论解 （W. Nu