《传热学》第1章_绪论.ppt

传 热 学(Heat Transfer) E-mail：jayjicn@ 《传热学》课程导入 课程性质： 专业 基础 课 传热学在车辆工程中的应用： 发动机热利用及散热系统设计、车内温度调节系统设计、制动系统的热失效等、排气系统热分析。 要求： 上课时间必须保持纪律； 学而时“习”之，不亦说乎； 有教无类。 课程教材： 《传热学》(第四版) 杨世铭、陶文铨 高等教育出版社 参考书籍： 《传热学》(第2版) 戴锅生 高等教育出版社 《数值传热学》(第2版) 陶文铨 西安交通大学出版社 《Heat Transfer》(第9版) J.P.Holman 机械工业出版社 《传热学》课程导入 第1章 绪论 传热系数的大致数值范围 2000~6000 从凝结水蒸气到水 1000~2500 从水到水 500~1000 从凝结有机物蒸气到水 100~600 从油到水 10~100 从气体到高压水蒸汽或水 10~30 从气体到气体(常压) h/[W/(m2·K)] 过程 第1章 绪论 传热热阻 将传热过程与电学的欧姆定律作比较 传热量Φ类似于电学中的电流I 温差△t类似于电学中的电压U 而1/(Ak)类似于电学中的电阻R 1/(Ak)称为传热过程热阻 那么 分别为各环节的热阻 在一个串联的热量传递过程中，如果通过各个环节的热流量 相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻之和。 热阻分析法可用于 稳态传热过程分析， 不可用于非稳态传 热分析 第1章 绪论 例题 1-4 试求：（1） 三个环节的热阻及冷凝器的总传热系数； （2） 欲增强传热应从哪个环节入手。 假设：（1） 稳态过程； （2） 将圆管按厚度等于管子壁厚的平板处理。 分析：（1） 根据不同传热方式分别计算出各环节热阻； （2） 根据各环节热阻占总热阻比例增强传热。 对一台氟利昂冷却器的传热过程作初步测算得到一下数据：管内水的对流 传热表面传热系数h1=8700W/(m2·K)，管外氟利昂蒸气凝结换热表面传热系 数h2=1800W/(m2·K)，换热管子壁厚δ=1.5mm，管子的材料是铜，它的导 热系数为λ=383W/(m·K) 。 第1章 绪论 计算： 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： 管壁导热面积热阻： 氟利昂蒸气凝结面积热阻： 冷凝器的总传热系数： 水侧、管壁、氟利昂侧的面积热阻分别占17%， 0.6%，82.4%，氟利昂蒸气侧占主要地位，要增 强冷凝器的传热，应从这一环节入手。 第1章 绪论 1.4 传热学的发展简史和研究方法 传热学发展简史： 热是一种运动，而不是一种“热素”，两个关键实验： 1798 年伦福特钻炮筒大量发热实验 1799 年戴维两块冰块摩擦生热化成水的实验 J. B. Biot发现了基本的导热定律 J.B.Fourier利用完善的数学理论 揭示了导热现象，是导热理论的 奠基人 第1章 绪论 对流传热学发展简史： 纳维-斯托克斯完成了流体流动基本方程，难以求解 雷诺提出了雷诺数，澄清了实验结果的混乱。 努赛尔开辟了在无量纲数原则下求解对流传热的方法 普朗特提出边界层概念，使微分方程得以简化 对流传热的湍流模型建立 第1章 绪论 热辐射发展简史： 19 世纪斯忒藩通过实验确立了黑体的辐射能力正比于它的绝对温度的四次方 的规律。后来该定律在理论上被波耳兹曼证实，形成斯忒藩—波耳兹曼定律。 热辐射基础理论研究中的难点是如何确定黑体辐射 的光谱能量分布，在该问题中普朗克、维恩做出了贡献。 1900 年普朗克提出一个量子理论公式，在整个光谱段 计算结果与实验符合。 1859 年，1860 年基尔霍夫的两篇论文对辐射能量的 发射率和吸收比作了解答 结论：科研黄金年龄：25-35岁 勇于面对难题，敢于创新，提出新理论 在科研道路上会遇到很多挫折 习而不察 二十世纪后半叶： 能源危机促进了传热强化的研究 传热学和其它学科的渗透，如生物传热学，焊接传热学等 计算机水平提高促进了数值传热学 （1970年） 微米纳米尺度上的传热学问题 第1章 绪论 传热学的研究方法： 实验测定(没有试验条件) 理论分析(理论水平不够) 数值模拟(Ansys、Fluent、Star-CD) 学而时“习”之，不亦说乎 本章小结： 第1章 绪论 关键内容： 1. 掌握传热学的概念及与工程热力学之间的关系； 2. 三种基本热能传递方式机理、公式及主要专用名词； 3. 传热过程的确切含义及其如何利用热阻求解