传热学第一讲20130306幻灯片.pptVIP

工程传热学 主讲：江彦 第1章 绪 论 1、对传热学的研究内容有大致了解 2、传热学与工程热力学的关系 3、热量传递的三种基本方式及传热过程 §1 导热 * * 汽车工程学院热能工程系 （Heat Transfer） ※成绩分布 考试成绩 70分 平时成绩 20分 实验成绩 10分 《传热学》（第四版） 杨世铭，陶文铨编 高等教育出版社 ※教材： 1. 传热学（heat transfer） (1) 研究由温差引起的热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法。 (2) 热量传递过程的推动力： 温差(temperature difference) 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源 有温差就会有传热 温差是热量传递的推动力 2. 传热学的基本任务 (1) 求解温度分布 (2) 求解热量传递速率 热力学 + 传热学 = 热科学 ? 系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。 ? 关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。 3. 传热学与热力学的关系 传热学与工程热力学研究的问题不同 传热学：过程的速率t = f ( x, y, z,τ ); Q = f (τ ) 水，M2 20oC 铁块, M1 300oC 热力学：tm , Q 4. 传热学的应用举例 ※为什么水壶的把手要包上橡胶？ (1) 生活实例 ※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？ (2)工程实例 一、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。 二、物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生。 三、导热的特点：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中。 1822年，法国数学家Fourier: 上式称为Fourier定律，号称导热基本定律，是一个一维稳态导热。其中： ?：热流量，单位时间传递的热量[W]；q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量；A：垂直于导热方向的截面积[m2]；?：导热系数（热导率）[W/( m K)]。 图1-2 一维稳态平板内导热 t 0 ? x ? dx dt Q 四、导热的基本定律： 例：一维稳态无限大平板的导热 稳态过程：温度不随时间变化的热量传递过程 非稳态过程：温度随时间变化的热量传递过程 ※ 无限大平板： ※ 对于长度和宽度远远大于厚度的长方体。 五、热阻分析法 1.自然界一切转移过程： 2.电量转移过程： I U1 U2 3.热量转移过程： I U1 U2 ? tw1 tw2 q tw1 tw2 导热热阻，单位为 面积热阻，单位为 §2 对流 一、定义 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程。 1.对流： 2.对流换热： 二、分类 1.有无相变： 无相变对流 凝结和沸腾对流 2.成因： 自然对流 强制对流 ——由密度差引起的 ——由泵、风机等压力设备引起 的流体流动 流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。 三、牛顿冷却公式 ※ 称为表面传热系数 非物性参数 ※ 四、表面传热系数的影响因素 h 的大小反映对流换热的强弱，与以下因素有关： （1）流体的物性（导热系数、粘度、密度、比热容等）； （2）流体流动的形态（层流、紊流）； （3）流动的成因（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）。 表1 一些表面传热系数的数值范围 对流换热类型 表面传热系数 h (W /( m2?K) ) 空气自然对流换热 1～10 水自然对流换热 200～1000 空气强迫对流换热 10～100 水强迫对流换热 100～15000 水沸腾 2500～35000 水蒸气凝结 5000～25000 五、热阻分析法 ? tw tf q tw tf 称为对流换热面积热阻，单位为 ※ 称为对流换热热阻，单位为 ※ §3 辐射 一、定义 以电磁波形式