工程热力学与传热学：8-1 热传导

工程热力学中的热传导问题研究一、热传导问题概述工程热力学中的热传导问题是热传导理论的实际应用，也是材料科学、机械工程和化学工程等领域的重要基础问题。

热传导问题指的是热能以有序的方式通过物体的内部或表面传输的现象。

这种现象是热力学基本问题之一，对于许多现代技术领域的实际问题有着广泛的应用。

在工业制造、航空航天、能源生产、热工测量和材料科学等领域，许多设备、机器和工艺都需要热传导问题的解决。

二、热传导问题的数学描述热传导问题通常由热传导方程描述，其数学形式为：$\frac{\partial u}{\partial t} - \nabla \cdot k\nabla u = Q$其中，$u$为温度场，$k$为热导率，$Q$为热源强度。

该方程是一个偏微分方程，通常需要借助于数值计算方法求解。

三、热传导问题的解析解尽管热传导问题的数学描述形式中含有偏微分方程，然而对于某些具有特殊形状的物体或热源，热传导问题的解析解是可以求得的。

例如，对于长方形截面的热导系数均匀杆，其边界条件为左右两端固定温度，中间有一个恒定温度的热源。

此时热传导问题的解析解可以表示为：$u(x) = \begin{cases} \frac{Ql^2}{2kA}\frac{x}{l} & 0 \leqslant x \leqslant \frac{l}{2} \\ \frac{Ql^2}{2kA}(\frac{l}{x}-1) & \frac{l}{2} \leqslant x \leqslant l \end{cases}$其中，$l$为杆的长度，$A$为杆的横截面积。

四、热传导问题的数值解对于许多情况下，热传导问题的解析解并不能很好地描述实际的情况。

此时需要借助数值计算方法来求解热传导问题。

最常见的数值计算方法包括有限差分法、有限元方法和边界元方法等。

这些方法的基本思想是将物体网格化，将连续的热传导问题转化为离散的数值问题，并通过大量的数值计算来逼近真实的物理现象。

第二篇 传热学第八章 热量传递的基本方式热量传递有三种基本方式:热传导，热对流，热辐射。

8－1 热传导在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

大平壁的一维稳态导热特点：1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；3.平壁温度不随时间改变；4.热量只沿着垂直于壁面的方向传递。

【热流量】：单位时间导过的热量,Wδλ21w w t t A -=Φλ: 材料的【热导率（导热系数）】：表明材料的导热能力，W/(m·K)。

【热流密度】 q :单位时间通过单位面积的热流量δλ21w w t t A q -=Φ=λλδδλR t t A t t t t A w w w w w w 212121-=-=-=ΦλδλA R =称为平壁的【导热热阻】，表示物体对导热的阻力，单位为K/W 。

8－2 热对流热对流:由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。

【对流换热】:流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象，是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。

【牛顿冷却公式】:Φ = Ah (t w – t f ) q = h (t w – t f )h 称为对流换热的【表面传热系数】（习惯称为对流换热系数），单位为W/(m 2⋅K)。

【对流换热热阻：】hf w f w f w R t t Ah t t t t Ah -=-=-=Φ1)(Ah R h 1=称为对流换热热阻，单位为 W/K 。

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（热导率、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（自然对流或受迫对流）；（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）。

8－3 热辐射辐射现象的两种理论 电磁理论与量子理论 电磁波的数学描述：v c λ=c — 某介质中的光速, n c c 0=80103⨯=c m/s 为真空中的光速;n 为介质的折射率。

传热学与工程热力学的联系与区别下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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工程热力学与传热学概念整理工程热力学第一章、基本概念1.热力系：根据研究问题的需要，人为地选取一定范围内的物质作为研究对象，称为热力系（统），建成系统。

热力系以外的物质称为外界；热力系与外界的交界面称为边界。

2.闭口系：热力系与外界无物质交换的系统。

开口系：热力系与外界有物质交换的系统。

绝热系：热力系与外界无热量交换的系统。

孤立系：热力系与外界无任何物质和能量交换的系统3.工质：用来实现能量像话转换的媒介称为工质。

4.状态：热力系在某一瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态，状态可以分为平衡态和非平衡态两种。

5.平衡状态：在没有外界作用的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。

实现平衡态的充要条件：系统内部与外界之间的各种不平衡势差（力差、温差、化学势差）的消失。

6.强度参数：与系统所含工质的数量无关的状态参数。

广延参数：与系统所含工质的数量有关的状态参数。

比参数：单位质量的广延参数具有的强度参数的性质。

基本状态参数：可以用仪器直接测量的参数。

7.压力：单位面积上所承受的垂直作用力。

对于气体，实际上是气体分子运动撞击壁面，在单位面积上所呈现的平均作用力。

8.温度T：温度T是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。

换言之，温度是热力平衡的唯一判据。

9.热力学温标：是建立在热力学第二定律的基础上而不完全依赖测温物质性质的温标。

它采用开尔文作为度量温度的单位，规定水的汽、液、固三相平衡共存的状态点（三相点）为基准点，并规定此点的温度为273.16K。

10状态参数坐标图：对于只有两个独立参数的坐标系，可以任选两个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡状态，这种坐标图称为状态参数坐标图。

11.热力过程：热力系从一个状态参数向另一个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。

12.热力循环：工质由某一初态出发，经历一系列状态变化后，又回到原来初始的封闭热力循环过程称为热力循环，简称循环。

13.准平衡过程：由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也成准静态过程。