传热学第1.pptVIP

第一章 绪论 授课老师：刘 红 参考书 课程安排 期末考试：80％ 平时成绩：20％ 包括作业和平时测试 作业要求： 第一章　绪论 二、传热学的应用 日常生活中的例子： 工程技术领域 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、　　 　　 　能源、微电子、核能、航空航天等 传热学研究的对象是热量传递规律。 2.研究方法：连续介质假设   1.　传热率：传递热量/时间　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.　系统内温度分布 强化传热 削弱传热 温度控制 一、热传导(导热) 4.　最简单的导热：大平壁一维稳态导热 例 题 1-1 例题 1-1 一块厚度δ=50 mm 的平板， 两侧表面分别维持在 例 题 1-2 一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为tw=48℃, tf=23℃ ，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K), 保温层外表面的发射率ε=0.9 暖气片 省煤器 冷凝器 室外高温蒸汽管道 例1-3 有一平底铝制水壶，壶底直径D为24cm，底厚?=2mm，内装tf2=20?C的冷水，置于电炉上。已知铝的导热系数?为200W/(m·K)，传热热流量Q=400W，壶内壁对冷水的换热系数h为200W/(m2·K) ，求壶底外壁的温度t1。 1-4 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） 傅里叶 导热定律 (J. B. J. 傅里叶 , 1822 年） G. F. B. Riemann/ H. S. Carslaw/ J. C. Jaeger/ M. Jakob 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.Nusselt, 1916年） 强制对流与自然对流无量纲数的原则关系 （W.Nusselt,1909年/1915年） 流体边界层概念 （L.Prandtl, 1904年） 热边界层概念 （E.Pohlhausen, 1921年） 湍流计算模型 （L.Prandtl,1925年；Th.Von Karman, 1939年；R.C. Martinelli, 1947年） 热辐射及辐射换热(Thermal radiation) 黑体辐射光谱能量分布的实验数据(O.Lummer,1889年） 黑体辐射能量和温度的关系(J.Stefan and L.Botzmann,1889年） 黑体辐射光谱能量分布的公式 维恩公式（1896年）/Rayleigh-Jeans公式 能量子假说 （M. Planck,1900年）/光量子理论（A.Einstein,1905年） 物体的发射率与吸收比的关系（G.Kirchhoff,1859年/1860年） 物体间辐射换热的计算方法 （波略克，1935年；H.C.Hotel, 1954年；A.K.Oppenheim,1956年) 数值传热学 （1970年） 思考题： 5.辐射换热的研究方法： 　　黑体假设，只关心热辐射的共性规律 　　真实物体　对黑体进行比较和修正 6.黑体的定义： 　　能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体。 　　包括所有方向和所有波长． 　　相同温度下，黑体的吸收能力最强。 7.黑体辐射的控制方程： 斯忒藩－玻耳兹曼定律 ， ， 真实物体则为： ? ? ? ? ? ? ? 图1－3 两黑体表面间的辐射换热 8.两黑体表面间的辐射换热 解： （1）此管道的散热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 （2）把管道每米长度上的散热量记为 问：（1） 此管道的散热必须考虑哪些热量传递方式； （2）计算每米长度管道的总散热量。 近似地取墙壁的表面温度为室内空气温度， 于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为： 讨论： 表面温度为几－几十摄氏度的一类表面的散热问题， 自然对流散热量与辐射具有相同的数量级