下载文档原格式
热的传递知识点总结一、热的基本原理1. 热的定义热是一种能量，是物质内部分子或原子振动引起的。
当一个物体的温度高于另一个物体时，热会从高温物体传递到低温物体，以达到热平衡。
2. 热的传递方式热可以通过三种方式传递：传导、对流和辐射。
这三种方式可以单独存在，也可以相互交替。
传导是指热通过固体物体的分子间碰撞传递。
对流是指热通过流体（液体或气体）的传递。
辐射是通过电磁波的形式传递，可以在真空中传递。
二、传热方式1. 传导传导是指热能通过固体物体内部分子的碰撞相互传递的过程。
在实际应用中，传导通常发生在导热材料（如金属、混凝土等）内部。
传导的传热速度受到导热系数、温度梯度和传导路径长度的影响。
2. 对流对流是指热能通过流体的传递，受到流体运动和传热表面积的影响。
对流传热通常发生在流体内部或流体与固体表面的交界处。
对流传热是工程领域中最常见的传热方式，包括自然对流和强制对流两种形式。
3. 辐射辐射是指热能通过电磁波的传递，可以在真空中传递，因此在宇宙空间中也能发挥作用。
辐射传热通常发生在高温表面和低温表面之间，受到表面发射率、温度差异和辐射面积等因素的影响。
三、传热方程1. 热传导方程热传导方程描述了在固体物体内部传导热的方式，通常用Fourier定律表示：$$q=-kA\frac{{dT}}{{dx}}$$其中，q表示热流量，k表示导热系数，A表示传热面积，dT表示温度梯度，dx表示传热路径长度。
2. 对流传热方程对流传热方程描述了热能通过流体的传递，通常采用牛顿冷却定律表示：$$q=hA(T_s-T_\infty)$$其中，h表示对流传热系数，A表示传热面积，Ts表示表面温度，T∞表示流体温度。
3. 辐射传热方程辐射传热方程描述了热能通过电磁波的传递，通常用Stefan-Boltzmann定律表示：$$q=\varepsilon\sigma AT_s^4$$其中，q表示热流密度，ε表示表面发射率，σ表示Stefan-Boltzmann常数，A表示辐射面积，Ts表示表面温度。
1、例题例1：有一容积为23m 的气罐（内有空气，参数为1bar ，20℃）与表压力为17bar 的20℃的压缩空气管道连接，缓慢充气达到平衡（定温）。
求：1.此时罐中空气的质量 2.充气过程中气罐散出的热量 3.不可逆充气引起的熵产（大气压1bar ，20℃）解：充气前1p =1bar 1T =20℃ 质量1m ，充气后2p =0p =17bar 2T =1T =20℃ 质量2m ①2m =22RgT V P =12RgT VP ②热力学第一定律：Q=E ∆+⎰-)(12)(12τm m d e d e +tot WE ∆=u ∆=2u -1u =22u m -11u m ；⎰-)(12)(12τm m d e de =00dm u ⎰-τ=in m u 0=)(120m m u --；tot W =in m -00V p =)(1200m m P V --；得：Q=22u m -11u m )(120m m u --)(1200m m P V --=22u m -11u m )(120m m h -- 由缓慢充气知为定温过程，1u =2u =0V C 1T ； 0h =0P C 0T ；Q=)(12m m -0V C 1T -)(12m m -0P C 0T =)(12m m -0V C （1T -0γ0T ）=（2p -1p ）V)1(01001--γγT T T③S ∆=g f S S ++⎰-)(21)(21τm m d S d S =2m 2S -1m 1S ； f S =T Q ； ⎰-)(21)(21τm m d S d S =in S )(12m m -；g S =（2m 2S -1m 1S ）-in S )(12m m --0T Q =2m （2S -in S ）+1m （in S -1S ）-0T Q ；S ∆=2S -1S =P C 12lnT T -g R 12ln p p； g S =2m （P C in T T 2ln-g R in p p 2ln ）+1m （P C 1ln T T in -g R 1ln p p in ）-0T Q ； g L S T E 0=例2：1mol 理想气体2o ，在（T ，V ）状态下，1S ，1Ω，绝热自由膨胀后体积增加到2V ，此时2S ，2Ω。
物体中各点的温度不随时间变化的温度场，称为稳态温度场（或定常温度场）
在某些特殊情况下，物体的温度仅在一个或二个坐标方向有变化，这种情况下的5.1.4 热流量与热流密度
3 ．热导率
耐火材料：
5.2.3 热辐射
1 ．热辐射的含义通过电磁波传递能量的方式称为辐射。
物体会因各种原因发出
一切实际物体的辐射能力均小于同温度下的黑体的辐射能力，实际物体的辐射能在工程问题中，同一环节有时存在着两种或者两种以上热量传递方式同时出现的
式中，λ／ρc=a，称为热扩散率（又称导温系数）
对无内热源的一维稳态导热问题，导热微分方程可简化成为
6.1.2 初始条件及边界条件
导热问题的常见边界条件可归纳为以下三类：
( 1 ）规定了边界上的温度值，称为第一类边界条件。
边界条件为
几当热导率是温度的线性函数时，
下的面值代入λ的计算公式，就可获得正确的结果。
【例6.2 】
6.2.2 圆筒壁的导热
1 ．单层圆筒壁的稳态导热
2 ．多层圆筒壁的稳态导热
思考题：
作业题：p115 no.10 11
温度边界层定义
7.1.2 换热系数的影响因素
1 ．流动状态和流动起因
2 ．流体的物理性质
3 ．流体有无相变
4 ．换热面的几何形状、大小及相对位置7.2 对流换热的微分方程组
式中，Nu m = h l/λm。
热量的传导与对流知识点总结在我们的日常生活和众多科学领域中，热量的传递是一个极其重要的现象。
热量传递主要有三种方式：传导、对流和辐射。
今天，咱们重点来聊聊传导和对流这两种方式。
一、热量传导热量传导，简单来说，就是由于物体内部或者两个接触物体之间存在温度差，从而导致热量从高温处向低温处传递的过程。
这种传递是在没有物质宏观位移的情况下发生的。
（一）传导的基本原理传导的发生基于物质内部的微观粒子（如分子、原子、电子等）的热运动。
当高温区域的粒子具有较高的动能时，它们会与低温区域的粒子发生碰撞和能量交换，从而使热量逐渐从高温区域传递到低温区域。
（二）热导率不同的物质具有不同的导热能力，这一能力用热导率来衡量。
热导率越大，物质的导热性能就越好。
例如，金属通常具有较高的热导率，像铜、铝等，所以它们常用于制作散热器；而空气、塑料等材料的热导率较低，是良好的绝热材料。
（三）影响传导的因素1、材料的性质：不同材料的热导率差异很大，这是决定传导速率的关键因素。
2、温度差：温度差越大，热量传导的驱动力就越强，传导速率也就越快。
3、物体的厚度：在其他条件相同的情况下，物体越厚，热量传导所需的时间就越长。
4、接触面积：接触面积越大，热量传导的效率通常也越高。
（四）常见的传导现象1、用铁锅炒菜时，热量从锅底传递到锅内的食物，这就是通过金属的传导实现的。
2、冬天我们触摸金属栏杆会感觉比触摸木头更冷，这是因为金属的热导率高，能更快地将手上的热量带走。
二、热量对流热量对流是指由于流体（液体或气体）的宏观运动而引起的热量传递过程。
（一）对流的分类对流可以分为自然对流和强制对流。
自然对流是由于流体内部温度不均匀而导致密度差异，从而引起流体的流动。
比如，在房间里，靠近暖气片的空气受热膨胀，密度变小而上升，周围较冷的空气则流过来补充，形成自然对流，使房间逐渐变暖。
强制对流则是通过外部力量（如风扇、泵等）迫使流体流动，从而增强热量传递。
例如，电脑中的风扇就是通过强制对流来帮助散热的。
热量的传递与热力学知识点总结热量的传递是热力学中一个重要的概念，它涉及到热的流动和热平衡的问题。
了解热量的传递方式以及热力学中的相关知识点对于我们理解能量转化和热力学过程有着重要的作用。
本文将对热量的传递与热力学中的相关知识点进行总结。
一、热传导热传导是指热量在物体内部由高温区向低温区传播的过程。
它遵循热量自然由热量大的物体传向热量小的物体的原则。
热传导的速率取决于传导介质的性质、温度差以及物体的形状和尺寸等因素。
常见的导热介质有金属、液体和气体等。
二、热对流热对流是指热量通过流体的对流来传递的过程。
在热对流中，流体被加热后会产生密度变化，从而形成对流运动。
热对流的速率取决于流体的性质、流动速度、温度差以及物体的形状和尺寸等因素。
热对流通常在气体和液体中发生。
三、热辐射热辐射是指热量通过电磁波辐射的方式传递的过程。
所有物体都会辐射热能，无论其温度是否低于绝对零度。
热辐射的速率取决于物体的温度以及其表面的特性。
热辐射是一种无需介质的热传递方式，可以在真空中传播。
热量的传递过程中往往涉及到熵的变化。
熵是热力学中一个重要的物理量，它表示系统的无序程度。
热传递会导致熵的增加，而热力学第二定律表明熵增是一个自然趋势，系统总是朝着熵增的方向发展。
在热力学中，还有一些其他的重要概念和定律需要了解：1. 热力学第一定律：能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被消灭，只能在不同形式之间转化。
2. 热力学第二定律：热量不会自发地从低温物体传向高温物体，熵增是一个自然趋势。
3. 热力学第三定律：绝对零度是无法达到的，所有物质在温度接近绝对零度时会趋于零熵。
4. 热力学循环：一个系统经历的一系列热力学过程，最终回到初始状态的过程。
5. 热容和比热容：物体吸收或释放的热量与温度变化之间的关系。
6. 等温过程、绝热过程和绝热指数：等温过程中温度不变，绝热过程中热量不进出系统，绝热指数是气体的一个重要物理量。
通过对热量的传递和热力学知识点的总结，我们可以更好地理解能量转化和热力学过程。
第一章：·流体的定义:工程上将只能抵抗压力而在一定的切应力作用下会产生连续不断变形（即流动）的物质统称为流体。
·流体的压缩性：在压力P 的作用下，流体体积特性能改变。
流体的压缩特性的大小，可由体积压缩系数K 表示。
·流体的热膨胀性：由温度变化引起的流体体积变化的特性，其定义为：·由于在流体流动的过程中条件不同，可能具有两种性质完全不同的流动状态，即：层流、紊流；决定管道里流体流动状态的是一个称之为雷诺数的无量纲数群，用Re 表示：Re 越大，流动状态越趋向于紊流发展。
流体由层流开始向紊流转变的临界Re 数为：Re 临=2100~2300 ·粘度系数表征流体抵抗连续变形的能力。
由 可知， η在数值上表示单位速度梯度下流体产生的粘性切应力，是流体的一个物理参数，决定于流体的物理状态和性质，称为动力粘度系数，在动量传输分析与计算中，常取运动粘度系数 ν： ν = η/ρν单位为[m 2/s]， η和ν通常是温度的函数，压力对它们也有一定的影响，在计算中常将动力粘度系数和运动粘度系数取为常数。
这样， 为流动流体的动量密度梯度。
ν可以理解为动量扩散系数。
由此，牛顿粘性定律还有另一层物理意义。
即在动量密度梯度下粘性引起流体的粘性动量通量。
由于 梯度方向是y 方向，所以动量通量方向为y 方向，即流体的动量由上部的高动量向下部低动量传输（动量的粘性扩散）。
·牛顿粘性定律有两层物理意义: ·由于流体粘性，在速度梯度 下产生的粘性切应力，方向为x 方向； ·在动量密度梯度 作用下，产生y 方向的动量传输，传输方向与梯度增加方向相反。
/d v k dp ν=-/t dv v dtβ=Re V D VD ρηγ===惯性力粘性力/(/)yx x dv dy ητ=xyx d FA dy ντη==±()/x d v dy ()x yx d v dy ρτν=-00x n x n x dv dy dv dy dv dy ττητηττη⎧=+⎪⎪⎪⎛⎫⎪⎨ ⎪⎝⎭⎪⎪⎛⎫⎪=+ ⎪⎪⎝⎭⎩宾汉体 非牛顿流体假塑性流体和涨流性流体 =屈服-假塑性体·处于静力平衡状态的流体，由于无流体的相对运动，此时无论流体是否具有粘性，相对静止的流体都不会产生粘性内摩擦阻力和粘性动量传输。
哈工大传热学复习资料哈工大传热学复习资料传热学是热力学的一个重要分支，研究物质内部和物质之间的热传递过程。
作为哈尔滨工业大学工程热物理专业的一门核心课程，传热学对于我们理解和应用热力学知识具有重要意义。
在复习传热学的过程中，我们可以通过多种途径获取相关资料，以帮助我们更好地理解和掌握这门课程。
首先，教材是我们复习传热学的主要参考资料。
哈尔滨工业大学的传热学课程通常使用《传热学基础》这本教材。
这本教材系统地介绍了传热学的基本概念、传热机制和传热过程的数学模型。
在复习过程中，我们可以仔细阅读教材，理解其中的概念和原理，并通过例题加深对知识的理解和应用。
除了教材，还可以参考一些经典的传热学参考书。
例如，英文教材《Fundamentals of Heat and Mass Transfer》是一本广泛使用的传热学教材，其中包含了丰富的例题和习题，可以帮助我们更好地理解和应用传热学的知识。
此外，还可以参考一些国内外的传热学研究论文，了解最新的研究进展和应用领域，拓宽我们对传热学的认识。
在复习传热学的过程中，我们还可以利用互联网资源。
有许多传热学相关的网站和论坛，提供了大量的学习资料和交流平台。
我们可以通过搜索引擎找到一些传热学的学习资料和视频教程，例如在YouTube上有一些优质的传热学视频课程，可以帮助我们更加形象地理解和应用传热学的知识。
此外，还可以参加一些传热学相关的网络研讨会和学术会议，与其他学生和专业人士交流学习经验和研究成果。
除了书本和互联网资源，还可以通过实践来巩固和应用传热学的知识。
在哈工大工程热物理专业，我们通常会进行一些传热实验，例如测量热导率、对流传热和辐射传热等。
通过亲自动手操作和观察实验现象，我们可以更加深入地理解传热学的原理和应用。
此外，还可以参加一些与传热学相关的实习和项目，锻炼我们的实际操作能力和问题解决能力。
综上所述，复习传热学需要综合运用多种资源和方法。
教材、参考书、互联网资源以及实践经验都是我们复习传热学的宝贵资料。
第一章：·流体的定义:
工程上将只能抵抗压力而在一定的切应力作用下会产生连续不断变形（即流动）的物质统称为流体。
·流体的压缩性：在压力P 的作用下，流体体积特性能改变。
流体的压缩特性的大小，
可由体积压缩系数K 表示。
·流体的热膨胀性：由温度变化引起的流体体积变化的特性，其定义为：
·由于在流体流动的过程中条件不同，可能具有两种性质完全不同的流动状态，即：层流、紊流；决定管道里流体流动状态的是一个称之为雷诺数的无量纲数群，用Re 表示：
Re 越大，流动状态越趋向于紊流发展。
流体由层流开始向紊流转变的临界Re 数为：
Re 临=2100~2300 ·粘度系数表征流体抵抗连续变形的能力。
由 可知， η在数值上表示单位速度梯度下流体产生的粘性切应力，是流体的一个物理参数，决定于流体的物理状态和性质，称为动力粘度系数，在动量传输分析与计算中，常取运动粘度系数 ν： ν = η/ρ
ν单位为[m 2/s]， η和ν通常是温度的函数，压力对它们也有一定的影响，在计算中常将动力粘度系数和运动粘度系数取为常数。
这样， 为流动流体的动量密度梯度。
ν可以理解为动量扩散系数。
由此，牛顿粘性定律还有另一层物理意义。
即在动量密度梯度下粘性引起流体的粘性动量通量。
由于 梯度方向是y 方向，所以动量通量方向为y 方向，即流体的动量由上部的高动量向下部低动量传输（动量的粘性扩散）。
·牛顿粘性定律有两层物理意义: ·由于流体粘性，在速度梯度 下产生的粘性切应力，方向为x 方向； ·在动量密度梯度 作用下，产生y 方向的动量传输，传输方向与梯度增加方向相反。
/d v k dp ν=-
/t dv v dt
β=Re V D VD ρηγ===惯性力粘性力
/(/)yx x dv dy ητ=x
yx d F
A dy ντη==±()/x d v dy ()x yx d v dy ρτν=-00x n x n x dv dy dv dy dv dy ττη
τηττη⎧=+⎪⎪
⎪
⎛⎫⎪
⎨ ⎪
⎝⎭⎪
⎪
⎛⎫⎪=+ ⎪⎪⎝⎭⎩
宾汉体 非牛顿流体假塑性流体和涨流性流体 =屈服-假塑性体
·处于静力平衡状态的流体，由于无流体的相对运动，此时无论流体是否具有粘性，相对静止的流体都不会产生粘性内摩擦阻力和粘性动量传输。
所以流体静力学得到的结论对理想流体和牛顿粘性流体都是成立、适用的
·质量力 ：作用在流体的每一质点（或微元体）的质量中心上，且与质量成正比的力。
·表面力 ：作用在所取的流体的分离体的表面上，且与表面积大小成正比的力。
·流体静压力有两个主要特性：
① 流体内部任意一点处的静压力方向始终沿着作用面的内法线方向（而内法线方向上的力就是压力）。
因为流体不能承受拉、切应力。
（外法线是拉应力；不垂直，会在平面上产生切应力分量）；
② 从各个方向作用于同一点的流体静压力是相等的。
即作用在该点的静压力大小与该点作用面的空间方位无关。
·描述流体静压力分布的微分方程，该方程叫流体静力平衡微分方程，也称欧拉方程
·全微分形式的欧拉方程：
·等压面：流场中凡是压力相等的各点组成的曲面（空间）。
根据等压面的定义，等压面方程为: P(x,y,z)=Constant 或：dP=0.：
dU=Xdx+Ydy+Zdz=0 也称为等压面微分方程。
①等压面的实质就是等势面；
②静止流体中任意一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面；
③处于平衡态的非混合的两种不同流体的接触分界面必然为等压面。
·定义任意一点的流体位势能与压力势能之和为总势能； 定义任意一点的位置水头与压力水头之和为静水头。
①物理意义：在静止的不可压缩、密度均匀的流体中，任意的单位质量流体的总势能保持不变；
②几何意义：在静止的不可压缩、密度均匀的流体中，任意点的静水头连线为一平行于基准线的水平线；
()(25)dp Xdx Ydy Zdz ρ=++
-
流速：流动体系中某一质点m 在单位时间内迁移的距离及方向，称为该质点处的速度矢量；
流场：在某一充满运动流体空间 中，所有质点的速度矢量总集称为该域的流场。
表示为：
流场与时间t 无关的流体运动状态，称为稳定流动；否则，为非稳定流动.
稳定流动： 非稳定流动： 迹线：流场中某一位置处的流体质点在一段时间内运动的轨迹线称为该质点运动的迹线。
流线：在某一时刻流场中从某质点A 起流速方向上的相邻质点的依次连线称为流场中在该时刻通过该质点A 的流线。
流线的性质：
①在任意时刻下，流场中的任何流线均不相交； ② 在非稳定流场中，通过质点A 的流线的形状是随时间t 变化的，只有在稳定流场中，A 质点流线的形状才不会发生改变，且与A 质点的轨迹线重合。
流管：在流场中作一本身不是流线又与流线相交的封闭曲线，通过这一封闭曲线上各点的流线所构成的管状表面；
流束：流管内部的流体；有效截面：处处与流线相垂直的流束的截面积；
流量：单位时间内流过某一有效截面的流体量称为流过该表面的流量 Q [m 3/s] 流体本身具有质量，当处于流动状态 时，流体就具有动量 ，为表示动量强度的大小，要定义动量率和动量通量的概念。
动量率：单位时间内流动流体通过面积A 传递的动量值;
动量通量：流体在单位时间内，通过单位面积所传递的动量，
其值为： 单位： 动量率和动量通量均为矢量。
①对流动量通量 由质点m 以 速度迁移起对流动量通量：
②粘性动量通量 ：
y 方向的粘性动量通量为： 动量平衡方程（文字）
[动量率输入量-动量率输出量]+[系统作用力总和] =[动量率的积累量]
对于稳定流动系统，由于系统内的动量不随时间变化，没有动量积累量，其动量平衡关系式可以表示为： [动量率输入量-动量率输出量]+[系统作用力总和]=0
流动边界层
固体壁面附近流体，由于粘性导致速度急剧变化的薄层称为流动边界层（速度边界层）。
▪ 在边界层以上 ，对流作用很强，传热传质以对流为主； ▪ 在边界层之内 ，特别接近平板处以扩散为主。
Ω(,,,)v v x y z t =
(,,,)v v x y z = /I mv At =
2222
1[][/()][]
kg m kgms kg s m s s m m -⋅⋅=⋅=⋅/v I mv At
=
./0/x x x a dv dy v dv dy ≠⎧⎨⎩在速度梯度下()，由流体的粘性引起；
特点：b.与速度方向垂直，与方向相反；
I η
()()x x x yx dv d v d v I dy dy dy
ηρρητηυρ==-=-=-
2[/()]
Kg s m 单位：
此式各项的量纲都是kgm/s 2m 2或Nm/m 3，
图中流线同时也代表流线上各点距基准线上的位置高度，称为位置水头；P/ρg 项指在任意点z 处由压力作用水头上升的高度，称为压力水头；顶部水平线与P/ρg 项之差代表由速度作用水头上升的高度（v 2/2g ），表示z 点处流体的速度v 垂直向上喷射时所能达到的射程高度，称为速度水头。
伯努利方程的物理意义及几何意义
物理意义：运动状态单位重量理想流体所携带的总能量在它所流经的路径上的任何位置均保持不变，但三种能量可相互转换。
几何意义：总水头线是平行于基准线的水平线。
伯努利方程的限制条件是：无粘性流动；稳定流动；不可压缩流体；沿一根流线
2
15-42
gz p v const ρρ++=()
位能压力能动能
速度水头
压力水头位置水头 2 2const
g v g p z =++ρ。
