传热学基础知识

简单的传热学基础知识 及在空调中的应用
一、家用空调器中制冷剂的一般要求
• 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环中的工 作介质，制冷剂在制冷机中循环流动，通 过自身热力状态的变化与外界发生能量交 换，从而实现制冷的目的。
• 当前，能用作制冷剂的物质有80多种，最 常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化 合物等。本世纪30年代氟里昂制冷剂的出 现，对制冷技术产生了推动作用。
高温高压制冷剂向周围空气环境散热 a.制冷剂—>铜管内壁：对流换热 b.铜管内壁—>铜管外壁及翅片：导热 c.铜管外壁及翅片—>周围大气环境：对流换热
• 高温高压制冷剂以过热蒸气状态进入冷凝器，在管内发 生降温及冷凝，从冷凝器入口到第一个液滴产生前，是 一个温度不断降低的过程；
• 从第一个液滴产生到最后一个气泡消失，是一个温度不 变的过程，在此过程中，制冷剂中含液量不断上升，含 气量不断下降；
生等温蒸发及升温过程；
• 从蒸发器入口到最后一个液滴消失前，是一个温度不变 的过程（理论上），在此过程中，制冷剂中含液量不断 下降，含气量不断上升；
• 从最后一个液滴消失到蒸发器出口，是一个升温过程。 • 总的说来，这是一个低温低压制冷剂液体在蒸发器中吸
热变成低温低压制冷剂气体的过程。
• 3 其他的传热过程 压缩机及配管等与环境的换热；
制冷剂，得到了广泛的应用。
二、制冷剂泄漏的危害
• 制冷剂对环境的主要影响： • 1 对臭氧层的破坏； • 2 温室效应(直接的或间接的)。 • 因氟氯碳化合物泄漏至同温层时，被太阳的紫外
线照射而分解，放出氯原子，与同温层中臭氧进 行连锁反应：
• CFXCLY CFXCLY-1+CL CL + O3 CLO + O2 CLO + O CL+ O2

2.3.2.3 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
斯蒂芬-玻尔兹曼定律表达了黑体辐射力和绝对温度之间的关
系：
Eb bT 4
b——黑体辐射常数， b 5.67 10 8 W m2 K 4
Eb

Cb

T 100

4
Cb ——黑体辐射系数， Cb 5.67 W m2 K 4
2.2.2 影响对流换热的因素
(1)流动的起因 • 一种是自然对流，即由于流体各部分温度不同所引起的密度
差异产生的流动；
• 一种是受迫运动，即受外力影响，例如受风力、风机、水泵的作 用所发生的流体运动。
• 在一般情况下，流体发生受迫对流时，也会发生自然对流。
(2)流体流动状态
• 层流：流动速度较小时，流体各部分均沿流道壁面做平行运动， 互不干扰，这种流动称为层流。（导热）
(1)温度
• 许多工程材料，在一定温度范围内，导热系数可以认为是温度的 线性函数，它们的关系可以用下式表达
(2)密度
0 1 bt
• 习惯上把导热系数小于0.2W/(m·℃)的材料定义为保温隔热材料。
如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、微孔硅酸钙、膨胀珍珠岩、泡沫塑料
和发泡石棉等。
• 结论：密度越小，这些材料中所含的导热系数小的介质越多，材 料的导热系数越小。
单位为K（开尔文），中文代号为开。热力学温标规定纯水 三相点温度（即水的汽、液、固三相平衡共存时的温度） 为基本定点，并指定为273.16K。 • ②摄氏温标：实用温标，又称百分温标。它是把在标准大 气压下，纯水开始结冰的温度（冰点）定为零度，把纯水
• 沸腾时的温度（沸点）定为100度，将0与100之间的尺面分 为100等份，每一等份就是1度。用符号t表示，单位为摄氏 度，代号为℃。

传热学考研复习资料考研生物学专业中，传热学占据了很重要的一环。

掌握好传热学的知识，不仅可以在考试中拿高分，还对于未来的科研和工作都有很大的帮助。

在复习传热学的过程中，需要掌握以下几个方面。

第一，热学基础知识。

传热学是基于热学的基础理论的，因此复习传热学必须先掌握热学的基础知识。

例如：热力学第一定律和第二定律，热平衡和温度，热容和比热容等等。

这些基础知识不仅需要记忆，还需要深入理解。

只有对这些基础知识掌握的扎实，才能够更好地学习传热学的知识。

第二，传热学的分类和原理。

在传热学中，有三种方式传热：传导、对流和辐射。

对于每种方式的传热，都有不同的物理原理和数学公式。

因此，需要详细地了解每一种传热方式的分类和原理，掌握各种传热方程式的推导过程和应用场景，能够快速判断传热方式并应用相应的传热方程式。

第三，传热学的计算方法。

传热学是一门数学科学，因此在复习传热学时，要掌握各种传热计算的方法和技巧。

例如：传导热量的计算、换热器的热传递、传热表面积的计算和传热系数的计算等等。

这些计算不仅需要理解各种计算方法的基本原理，还要学会应用计算机辅助传热计算。

第四，复习传热学的实践应用。

传热学在许多领域中都有广泛应用，如制冷空调、发电厂、化工、冶金、工业炉等等。

因此，在复习传热学的过程中，需要了解传热学在实践中的应用，举一些实际例子深入掌握传热学的应用规律和实践意义。

同时，还需要了解一些传热学分支的最新研究进展，以及在新技术、新材料等方面的应用前景等等。

总之，掌握好传热学知识对于考取生物学专业研究生来说是非常重要的。

通过系统化的学习，深入研究这个学科，在考试和未来的科研和工作中都可以大有裨益。

希望这篇文章对大家有所帮助。

传热学基础知识余热发电专业理论知识培训教材传热学基础知识介绍由于温度的不同而引起的两物体间或一个物体各部分之间热量传递的过程，称为热交换。

热量传递的基本方式由三种:导热、对流、热辐射。

一、导热导热是指直接接触的物体各部分之间的热交换过程。

影响导热的因素:1) 接触壁面面积;2) 热流密度:单位时间内通过单位面积的热量。

热流密度与导热系数、壁厚、壁间温差有关。

其中导热系数起决定性作用，它是由材料的种类和工作温度决定的。

一般金属的导热系数随温度的升高而降低。

而耐火材料和保温材料的导热系数则随温度的升高而升高。

当锅炉的受热面上敷上一层灰或内壁附上一层水垢后，它的导热系数会马上下降。

因为积灰和水垢的导热系数分别为钢的1/400和1/80。

这一方面降低了热流密度，另一方面也可能造成局部过热，缩短管子寿命，引起管子破裂。

二、对流换热流体流过壁面同壁面间产生的热量交换称为对流换热。

影响对流换热的因素有:1) 换热面面积;2) 对流换热系数;3) 壁面温度与流体温度之差。

其中，流速对对流换热系数影响最大，流速越高，对流换热系数越大。

但流速也不能过高，因为流体阻力与流速的平方成正比。

三、热辐射以电磁波的方式进行的物体之间的热交换称为辐射换热。

影响辐射换热的因素有:1) 辐射温度;2) 辐射常数;3) 辐射表面积。

以上分别讨论了导热、对流、热辐射三种基本的换热方式。

在实际过程中，这些换热方式往往不是单独出现的。

比如，省煤器和凝汽器的换热过程如下: 对流、辐射导热对流省煤器:废气——?管外壁——?管内壁——?水;对流导热对流凝器器:乏汽——?管外壁——?管内壁——?水。

上述传热过程都是在理想状态下进行的，在锅炉的实际运行中，由于受热面外壁会出现积灰，内壁会出现结垢，氧化，这些都影响了换热效果。

所以，日常运行中，一定要进行水的软化处理来防止上述情况的发生，从而保证锅炉安全、经济的运行。

传热学基础知识
嘿，朋友们！今天咱来聊聊传热学基础知识。

传热学啊，就像是生活中的一场奇妙旅行。

你想想看，冬天的时候，为啥我们在屋里就感觉暖和，到了外面就冻得直哆嗦呢？这就是传热在起作用呀！热量从屋里的暖气啊、空调啊这些热源，传到我们身上，让我们暖洋洋的。

这就好比是一场温暖的传递，暖气是那个热情的传递者，把温暖送给我们。

再说说夏天，太阳晒得厉害，我们会觉得热得不行。

这太阳的热量可不就通过传热来到我们身边啦！就好像一个调皮的小精灵，不停地往我们身上扑。

传热的方式有好几种呢！有一种叫热传导，就像是接力赛跑一样，热量一个接一个地传递下去。

比如说，你拿着一根金属棒，一头放在火上烤，过一会儿另一头也会变热，这就是热传导在起作用呀！是不是很神奇？
还有热对流，这就像是一群小伙伴在跳舞，带着热量一起动起来。

比如烧开水的时候，水受热会翻滚，热量就跟着水一起流动啦。

再有就是热辐射啦，这可厉害咯！太阳的热量就是通过热辐射传到地球上的，不需要任何介质，直接就过来啦，就像远方的朋友给你送来温暖的问候。

咱生活中很多事情都和传热学有关系呢！比如做饭的时候，锅把热量传给食物，让食物变熟；冬天盖厚被子保暖，就是阻止热量往外跑。

传热学好比是生活的一个小秘密，了解了它，你就能更好地理解很多现象啦！你说，这传热学是不是很有趣？它无处不在，影响着我们的生活呢！所以啊，我们可得好好琢磨琢磨它，让它为我们的生活服务呀！这就是传热学，一个看似普通却又无比重要的学问！。

干热性气候区，白天在太阳辐射作用下， 墙体外表面温度高于墙体内表面温度，到太 阳下山直至夜间，又低于内表面温度。
空调房间的隔热设计， 墙体内表面温度保持恒定， 外表面周期变化
在非稳态导热中，由于温度不稳定，围护机构不断吸收或释放热 量，即材料在导热的同时还伴随着蓄热量的变化，这是非稳态导 热区别与稳态导热的重要特点。非稳态导热计算极其繁琐，一般 可采取简化模型进行计算。Biblioteka t — 空气温度 C

(5) 对流换热系数(表面传热系数)
（Convection heat transfer coefficient）
h Φ ( A(t w t ))
t t Φ 1 ( hA ) Rh t t q 1 h rh
W (m
2
K)
2 对流（热对流）(Convection)
流体
液体和气体统称为“流体”，它们的特性是抗剪强度极小，外 形以容器为形。由于重力的作用或者外力的作用引起的冷热空 气的相对运动为对流。在建筑中，含空气的部件中有热量传进 、传出或者在其内部传递。
(1)定义：流体中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。空 气的对流换热对建筑热环境有较大影响。 (2)对流换热：当流体流过一个物体表面时的热量传递 过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：

—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所 传递的热量。影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等
h的影响因素
h 不是一个常数，而是一个取决于许多因素的物 理量。对于建筑围护结构的表面需考虑的因素有： 气流状况（自然对流还是受迫对流）和壁面所处 位置（垂直或水平）。
(6) 对流换热系数h的计算方法（单位为W/m2· K）

传热学第二版刘彦丰知识点总结传热学第二版是一本介绍传热学基础知识和应用的教材，它包含了许多重要的知识点。

第一章介绍了传热学的基本概念和热力学基础。

其中，热力学第一定律和第二定律是传热学中非常重要的概念，它们分别描述了热量守恒和热力学不可逆性原理。

此外，本章还介绍了传热学的三种传热方式：传导、对流和辐射。

第二章主要介绍了传热学中的传导现象和传导方程。

传导是指物质内部热量的传递，其传热方式与物质本身的性质密切相关。

本章还介绍了传导方程的推导及其解法，其中包括了稳态传热和非稳态传热的处理方法。

第三章介绍了对流传热，包括自然对流和强制对流。

自然对流是指由密度差异引起的流动，而强制对流是通过外界施加的力来引起的流动。

本章还介绍了对流传热的传热系数计算方法，以及流动和传热的相互关系。

第四章主要介绍了辐射传热，包括辐射的基本概念、辐射传热的特点和辐射传热方程的推导。

辐射传热是指通过电磁波的传递而实现的热量传递，其特点是不需要介质的存在，可以在真空中传递热量。

第五章介绍了传热学中的传热器件和传热系统。

传热器件是指用于传热的装置，如换热器、冷凝器、蒸发器等。

传热系统是由传热器件和其他组成部分组成的整体，如蒸汽发生器、冷却塔等。

本章还介绍了传热器件和传热系统的设计和优化方法。

第六章介绍了传热学中的传热实验和传热测量技术。

传热实验是通过实验手段来研究传热现象和参数的变化规律，其目的是为了建立传热理论和验证传热计算方法的正确性。

本章还介绍了传热测量技术的基本原理和方法，包括温度测量、热流量测量和热阻测量等。

传热学第二版是一本全面介绍传热学基础知识和应用的教材，涵盖了传热学的各个方面。

通过学习本书，读者可以深入了解传热学的基本概念、传热方式、传热方程和传热器件等，还可以学习传热实验和传热测量技术的基本原理和方法。

传热学基础知识
材料热加工过程中，无时不在的存在各种热量传 材料热加工过程中 ， 无时不在的存在各种 热量传 现象， 递 现象 ， 因此材料热加工过程的数学解析的基础便 是传热学。如果材料的不同部分之间存在温度差 温度差， 是传热学 。 如果材料的不同部分之间存在 温度差 ， 则不同温度部分必然发生热量传递。 则不同温度部分必然发生 热量传递。热量传递有三 热量传递 种基本方式：即 热传导、热对流和热辐射。在这三 种基本方式： 热传导、 热对流和热辐射。 种基本方式中热量传递的物理本质是不同的。 种基本方式中热量传递的物理本质是不同的 。 实际 工程应用中， 工程应用中 ， 所遇到的热传递现象常常是由几种基 本方式共同作用的结果。 本方式共同作用的结果。
材料的导热系数越大，导热传递的热量也越大。 材料的导热系数越大，导热传递的热量也越大。 不同物质的导热系数不同，同一种物质在不同温度时， 不同物质的导热系数不同，同一种物质在不同温度时， 导热系数也不一样。 导热系数也不一样。大多数金属的导热系数随温度的升 高而降低。 高而降低。 各向异性材料在各方向的导热系数是不同的，如木材、 各向异性材料在各方向的导热系数是不同的，如木材、 石墨等。 石墨等。 在温度差别不是很大或计算精度要求不高时， 在温度差别不是很大或计算精度要求不高时，可视其为 定值或取该温度范围内的平均值。 定值或取该温度范围内的平均值。
Teaching Materials/Yuandong Li 1
2.1 温度场
温度场是指在某一瞬间， 温度场是指在某一瞬间，连续介质内各点 是指在某一瞬间 温度分布的情况。 温度分布的情况。温度场的一般数学表达式 为： T＝f(x,y,z,t) ＝ 即温度场是坐标和时间的函数。 即温度场是坐标和时间的函数。 一、稳定温度场 T=f(x,y,z) 二、不稳定温度场 T＝f(x,y,z,t) ＝

传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式：导热（热传导）、对流（热对流）和热辐射。

2.导热的特点。

a必须有温差；b物体直接接触；c依靠分子、原子及自山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一般只发生在密实的固体中。

3.对流（热对流）（Convection）的概念。

流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，山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。

4对流换热的特点。

半流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：;导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差C壁面处会形成速度梯度很大的边界层5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

= （w）0 = q"A = Ah（t w -t x） w/m2h是对流换热系数单位w/（m:-k）g”是热流密度（导热速率），单位（W/m‘）0是导热量W&热辐射的特点。

a任何物体，只要温度高于0K,就会不停地向周围空间发出热辐射；b可以在真空中传播；c伴随能量形式的转变；d具有强烈的方向性；e辐射能与温度和波长均有关；f发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数，表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：、流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。

影响力因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

T （x, y, z ）为标量温度场圆筒壁表面的导热速率①= -kA — = -k(27rrL) — dr dr垂直导过导热微分方程式的理论基础。

傅里叶定律+热力学第一定律导热与导出净热量（使用傅里叶定律）+微元产生的热量二微元的内能变化量。

导热微分方程（热 ' 2伙—）+-伙兰）+2伙岂）+厂兀, ■ ox ox dy dy oz ozdT ~d （k 是导热率一一导热系数）d 2Td 2T（可以用热扩散率的概第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

热力学基础知识
光大环保能源有限公司
主要内容
第一章 热力参数 1.1概述 1.2热力参数名称、计算单位和符号 1.3热力学第一定律和第二定律 第二章 热力循环方式 2.1朗肯循环 2.2回热循环 第三章 传热知识简介 3.1热交换基本方式 3.2传热过程
第一章 热力参数
但经济分析表明其有利方面大与其不利方面。
第三章 传热知识简介
§3.1 热交换基本方式
（1） 热传导：指直接接触到物质各部分分子间进行热量传递的 过程。热传导是固体中热量传递的主要方式，单纯的热传导只能 在密实的固体中进行，在气体或液体中，热传导过程往往和对流 同时发生。
（2） 热对流：指流体各部分发生相对位移而引起的热量交换。 这种传热方式只能在液体和气体中进行。
主要参数：温度、压力、比体积、能、功、焓、熵等。 一、温度： 1.摄氏温标（t，℃） 2.热力学温标（T，K） T=273+t 绝对零度：T=0 K，t=-273℃
第一章 热力参数
§1.2 热力参数名称、计量单位和符号
二、压力：

物体单位面积上受到的垂直作用力称为压力(压强)，用符号p表 示：
和。 八、熵： 定义：ds=δq/T，加给工质微小的热量与加热时的温度T之比。 作用：（1）判断工质与外界热交换的方向性 （2）熵与热力学温度T可组成平面直角坐标图 （3）利用熵增原理，可以判定自发的、不可逆过程所进行 的方向和深度，并可利用熵增大小分析工质做功能力的损失。
第一章 热力参数
§1.3 热力学第一定律和第二定律
§2.1 朗肯循环
§2.1 朗肯循环热经济性 （1） 热效率 （2） 汽耗率 （3） 热耗率
第二章 热力循环方式

6
（1）闭口系统
与外界无物质交 换的系统。系统的质 量始终保持恒定，也 称为控制质量系统。
闭口 系统
边界 外界
7
（2）开口系统
与外界有物质交
进口
换的系统。系统的容
积始终保持不变，也
称为控制容积系统。
（3）绝热系统 与外界没有热量交换的系统。 出口
（4）孤立系统
与外界既无能量（功、热量） 交换又无物质交换的系统。
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（2）比体积 定义： 单位质量的工质所占有的体积，用
符号v表示，单位为 m3/kg 。
vV m
密度： 单 位 体 积 工 质 的 质 量 ， 用 符 号
表示，单位为 kg/ m3 。
v 1
比体积和密度二者相关，通常以比体积作 为状态参数 。
23
（3）温度
1）温度的物理意义
温度是反映物体冷热程度的物理量。温度的 高低反映物体内部微观粒子热运动的强弱。
在标准大气压下，纯水的冰点温度为0 ℃ ，纯水的沸点温度为100 ℃，纯水的三相 点（固、液、汽三相平衡共存的状态点）温 度为0.01℃ 。
选择水银的体积作为温度测量的物性，认 为其随温度线性变化，并将0 ～100 ℃温度下 的体积差均分成100份，每份对应1 ℃。
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热力学温标（绝对温标）:
英国物理学家开尔文（Kelvin)在热力学 第二定律基础上建立，也称开尔文温标。
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 2420.1 2.2404:23:2304 :23:23 December 24, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年12月24 日上午4 时23分 20.12.2 420.12. 24
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 2月24 日星期 四上午4 时23分 23秒04 :23:232 0.12.24

（3） 射流 流体经由孔口或管嘴喷射到某一空间，由于运动的
流体脱离了原来的限制它的固体边界，在充满流体的空 间继续流动的这种流体运动称为射流，如喷泉、消火栓 等喷射的水柱。
1.3 流体动力学基础
4. 流体流动的因素
（1） 过流断面 流体流动时，与其方向垂直的断面称为过流断面，
单位为m2。在均匀流中，过流断面为一平面。 （2） 平均流速
4 流动阻力与能量损失
53 稳态传热的基本概念
6 传热的基本方式
7 传热过程及传热的增强与削弱
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1.1 流体主要的力学性质
1.1.1 连续介质假设
❖ 从微观上讲，流体是由大量的彼此之间有一定间隙的 单个分子所组成，而且分子总是处于随机运动状态。
❖ 从宏观上讲，流体视为由无数流体质点（或微团）组 成的连续介质。
2. 质量密度
单位体积流体的质量称为流体的密度，即ρ=m/V
3. 重量密度
流体单位体积内所具有的重量称为重度或容重，以γ 表示。γ=G/V
1.1 流体主要的力学性质
质量密度与重量密度的关系为： γ=G/V=mg/V=ρg
4. 粘性
表明流体流动时产生内摩擦力阻碍流体质点或流层 间相对运动的特性称为粘性，内摩擦力称为粘滞力。
ms1=ms2 或 ρ1u1A1=ρ2u2A2
(1-15) (1-16)
1.3 流体动力学基础
推广至任意截面，有
ms=ρ1u1A1=ρ2u2A2=…=ρuA=常数 (1-17) 式（1-15）～式(1-17)均称为连续性方程，表明 在定态流动系统中，流体流经各截面时的质量流量恒 定。
对不可压缩流体，ρ＝常数，连续性方程可写为:
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1.2 流体静力学基本概念

传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。

热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

2．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一般只发生在密实的固体中。

3.对流（热对流）(Convection)的概念。

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。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。

a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。

影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等。

传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：；空气：；保温材料：<；水垢：1-3；烟垢：。

8.实际热量传递过程：常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。

9.复杂传热过程Upside surface: adiabaticDownside surface: adiabatic xai LL2L A/A/A/第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

（2）多层平壁导热
多层平壁由几层不同 材料组成的平壁，见右 图。如：双面抹灰的砖 砌墙体。 设平壁为三层，厚 度分别为δ1、δ2、δ3， 导热系数为λ1、λ2、 λ3，各层通过的热量相 同。
∵q=(t1-t2)/R1 q=(t2-t3)/R2 q=(t3-t4)/R3 所以： (t1-t2)＝qR1 (t2-t3)=qR2 (t3-t4)=qR3 三式相加得： t1-t4=q(R1+R2+R3) 并且： 所以： q=(t1-t4)/(R1+R2+R3) t2＝t1+qR1 t3=t2-qR2 推广到n层平板导热： t4=t3-qR3 热流密度 q=(t1-tn+1)/∑Ri （多层平壁的总热阻等于各层热组的总和）．
二、传热的分类
热量传递过程分为稳态过程 和非稳态过程两大类。 （1）稳定热传递: 物体中各点温度不随时间而改 变的热传递过程。 （2）非稳定热传递: 物体中各点温度随时间而改 变的热传递过程。 各种设备在起动、停机和工况改变时的热 传递过程则属于非稳态过程，而在持续稳定运 行时的热传递过程属于稳态过程。所以大多数 设备都可认为在稳定运行条件下工作。 以后讨论的多为稳定热传递过程。
等温线 t
t+Δ t
t-Δ t
其中：i、j、k为x、y、z轴方向的单位向量。 （计算结果为负值时， 说明梯 度方向同x轴的正向相反）
x
二、热量
（1）热量与热流量定义：由于温差作用而通过接 触边界传递的能量，称为热量。单位时间内， 经面积F传递的热量叫热流量，通常用Q表示。 （2）热量与热流量的单位：热量单位为千焦耳 1千焦耳（kJ）=1000J 1J(焦耳)＝1 N· m(牛顿· 米) 如100ml牛奶的热量为251千焦耳 热量的又一种单位为千卡，也叫做大卡。等于 1000卡,亦即1千克水在1个大气压下，温度升高 1摄氏度所需的热量。1千卡＝4.19千焦耳，1千 焦耳=0.2394千卡。热流量单位为w=1j/s

（1）材料为铜，λ=375W/(m·K)； （1）材料为钢，λ=36.4W/(m· K)； （1）材料为铬砖，λ=2.32W/(m· K)； （1）材料为硅藻土砖，λ=0.242W/(m· K)。
多层平壁导热问题
已知房屋的墙壁—白灰内层、水泥砂浆层、红砖主体层组成， 求通过墙体的传热量。 假设各层之间接触良好，可近似 认为结合面上各处温度相等
4、换热表面的几何因素： h相变 > h单相 内部流动对流换热：管内或槽内 外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束 5、流体的热物理性质对换热的影响：
热导率 [W / (m C)] 密度 [kg/m3 ] 比热容 c [J/ (kg C)] 动力粘度 [ N s m 2 ] 运动粘度 = [m 2 / s] 体胀系数 [1/K]
三维温度场： t = f (x, y, z, ) 三维导热 特例：一维稳态导热 t = f (x)
t
（二）等温面与等温线
●
●
等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连 接起来所构成的面 等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面 上得到一个等温线簇
等温面与等温线的特点：
(1) 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交 (2) 在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断， 它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线）， 或者就终止与物体的边界上
二、热对流
定义：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。 若热对流过程使具有质量流量G的流体 由温度t1处流至温度t2处，则此热对流过程 传递的热流量为：
Φ = Gcp (t2 1 ) t [W ]
对流换热
对流换热：流体与固体壁直接接触时所发生的热量 传递过程

2
T −绝 温 ， ; 对 度 K c1 − 普 克 律 一 数 c1 = 3.743×108W ⋅ µm4 / m2; 朗 定 第 常 ， c2 − 普 克 律 二 数 c2 =1.439×104 µm⋅ K. 朗 定 第 常 ，
维恩（位移）定律 λmax ⋅ T = 2897.6µm ⋅ K 斯蒂芬-波尔兹曼定律表达了黑体的辐射力和绝对温度之间的关系。其函 数关系式为： Eb = σ bT 4
J = E + ρG 式中 J − 有效辐射， E − 灰体表面的辐射力； W / m 2;
式中σ b — 黑体辐射常数，σ b = 5.67 × 10 −8 W （m 2 ⋅ K 4 ). /
该定律表明,黑体辐射力仅是温度的函数,黑体的辐射力和绝对温度的4次方 成正比.故斯蒂芬-波尔兹曼定律又称四次方定律。 为了计算方便，斯蒂芬-波尔兹曼定律还可以表示为
T 4 ) 100 式中Cb − 黑体辐射系数，Cb = 5.67W /(m 2 ⋅ K 4 )。 Eb = Cb (
黑体：如果物体能完全吸收外来的投射能量，即α=1，这样的物体称为绝对黑体， 简称黑体。 白体：如果物体能完全反射外来的透射能量，即ρ=1，这样的物体称为绝对白体， 简称白体。 透明体：如果物体能完全透射外来的透射能量，即τ=1，这样的物体称为透明体， 或称透热体。 必须指出的是上述的黑体、白体和透明体都是对全波长而言的。因此在一般 温度条件下，物体对外来射线的吸收和反射能力，并不能简单地按照物体颜色来 判断。
∆t ∂t =n ∆n→0 ∆ n ∂x 式 n −法 方 上 单 向 ； 中 线 向 的 位 量 ∂t 示 发 方 温 的 向 数 −表 沿 现 向 度 方 倒 。 ∂n gradt = n lim gradt = i ∂t ∂t ∂t + j +k ∂x ∂y ∂z

如果
0
常数
Dvi p 1 div(V ) fi 2vi D xi 3 xi
§1-2 基本守恒方程式
不可压缩流体，二维稳定流动，直角坐标系下
常数
u 2u 2u u p u v f x 2 2 y x y x x 2v 2v v v p u x v y f y y x 2 y 2
流体位移结果＋控制体内流体动量的时间变化率＝体积力＋表面力
§1-2 基本守恒方程式
v n vi dA
A

v i d f i d jj n j dA A
根据散度定理，
div v v v i i d f i d jj n j dA A
§1-1导热基本定律
Fourier定律 内容：热流密度在任一方向上的分量与该方向上 的温度变化率成正比。 dt 表达式： q n grad (t ) ▽t
dn
An
即
dt n dn t t q y q x y x
§1-3 正交坐标系中的基本方程式
第三节 正交坐标系中的基本方程式 一、正交坐标系
概念：三个坐标曲面相互正交，两个坐标曲面交线为坐标曲线或坐标轴。 推导：正交坐标的弧微分与正交坐标之间的关系 正交坐标系（u1，u2，u3），直角坐标系空间一点M（x，y，z）
dsi dx dy dz
( H H1 H 2 H3 )
dV ds1 ds2 ds3 H1 H 2 H3 du1du2du3 H du1du2du3