杨世铭-陶文铨传热学B第3章

814热工基础参考书目一、热力学基础1. 《热力学基础》（第二版），王补宣，高等教育出版社。

2. 《热力学原理与应用》，贾力，化学工业出版社。

二、传热学原理1. 《传热学》（第五版），杨世铭，陶文铨，高等教育出版社。

2. 《传热学基础》，王秋旺，向双斌，科学出版社。

三、热工测量技术1. 《热工测量技术》，施玉飞，化学工业出版社。

2. 《热工测量仪表与传感器》，王化祥，化学工业出版社。

四、热工设备与装置1. 《热工设备与装置》，张燕平，化学工业出版社。

2. 《热工设备原理与设计》，吴学渊，机械工业出版社。

五、热力系统与节能1. 《热力系统与节能技术》，赵钦新，化学工业出版社。

2. 《节能原理与技术》，李江伟，机械工业出版社。

六、新能源与热工应用1. 《新能源与热工应用基础》，何钦章，科学出版社。

2. 《新能源技术与应用》，贾明生，化学工业出版社。

七、热工安全与环保1. 《热工安全与环保技术》，贾力，化学工业出版社。

2. 《环保技术与装备》，高虹，化学工业出版社。

八、热工实验与实践1. 《热工实验与实践教程》，吴学渊，机械工业出版社。

2. 《热工基础实验教程》，贾力，化学工业出版社。

814热工基础参考书目一、热力学基础1. 《热力学基础》（第二版），王补宣，高等教育出版社。

2. 《热力学原理与应用》，贾力，化学工业出版社。

二、传热学原理1. 《传热学》（第五版），杨世铭，陶文铨，高等教育出版社。

2. 《传热学基础》，王秋旺，向双斌，科学出版社。

三、热工测量技术1. 《热工测量技术》，施玉飞，化学工业出版社。

2. 《热工测量仪表与传感器》，王化祥，化学工业出版社。

四、热工设备与装置1. 《热工设备与装置》，张燕平，化学工业出版社。

2. 《热工设备原理与设计》，吴学渊，机械工业出版社。

五、热力系统与节能1. 《热力系统与节能技术》，赵钦新，化学工业出版社。

2. 《节能原理与技术》，李江伟，机械工业出版社。

作者：非成败作品编号：92032155GZ5702241547853215475102时间：2020.12.13第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。

联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。

2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。

试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。

答：① 傅立叶定律：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。

② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。

③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T－辐射物体的热力学温度。

3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。

这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。

4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。

试分析引入传热方程式的工程实用意义。

答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。

可编辑修改精选全文完整版《传热学》课程教学大纲一、课程名称：传热学/ Heat Transfer二、课程编号：0300302三、学分学时：3学分/48学时四、使用教材：《传热学》（第4版）杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社，2014年12月五、课程属性：专业基础课/必修六、教学对象：新能源科学与工程专业七、开课单位：机械工程学院八、先修课程：高等数学、大学物理、流体力学九、教学目标：1、掌握传热学的基本概念、基本理论和基本计算方法，2、培养和建立学生的工程观点和理论联系实际解决工程实际问题的初步能力，并为学习后续的专业课程提供必要的理论基础支撑。

十、课程要求：通过本课程的学习，学生需掌握热量传递的三种基本方式及综合传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析处理和计算的基本方法，能运用这些规律提出增强传热、提高热经济性和削弱传热减少热损失的途径，具备分析工程传热问题的能力，并基本掌握换热设备的两种基本计算方法；结合热工实验课，使学生掌握一定的传热实验的技能。

主要以课堂讲授为主，充分采用多媒体教学。

十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成（理论教学48学时）第一章绪论（2学时）知识要点：传热学的研究对象及其在工程技术中应用；热量传递的基本方式；导热、对流和辐射，传热过程及热阻重点难点：热量传递的三种基本方式，传热过程与传热系数教学方法：课堂讲授、讨论第二章稳态热传导（6学时）知识要点：温度场、等温面、等温线，温度梯度及傅立叶定律，导热系数，各向同性、具有内热源的导热微分方程及导热过程单值性条件的确定；通过单层、多层和复合平壁的稳态导热，通过单层和多层圆筒壁的稳态导热，通过肋壁的稳态导热，具有变导热系数的单层平壁导热问题的处理方法，肋效率、等截面直肋和环肋的工程计算，接触热阻及形状系数。

重点难点：傅立叶定律，导热微分方程及其单值性条件；能够依据直角坐标系下导热微分方程和导热过程单值性条件对常物性、无内热源、简单几何形状的物体的一维稳态导热问题进行分析计算教学方法：课堂讲授、讨论第三章非稳态导热（4学时）知识要点：非稳态导热过程特点，一维非稳态导热问题分析解及其讨论，诺模图，简单几何形状一维、二维和三维非稳态导热的计算，周期性变化边界条件和常热流通量边界条件下半无限大物体非稳态导热。

1-9 一砖墙的表面积为122m ，厚为260mm ，平均导热系数为1.5W/（m.K ）。

设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。

解：根据傅立叶定律有：WtA9.207626.05)(25125.1=--⨯⨯=∆=Φδλ1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式()f w t t rlh q -=π2所以()f w t t d qh -=π＝49.33W/(m 2.k)1-20 半径为0.5 m 的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。

航天器内电子元件的散热总共为175W 。

假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。

解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量即：4T Q εσ=4A QT εσ=∴ =187K 热阻分析 ;;2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成，且B A δδ2=(见附图)。

已知)./(1.0K m W A =λ,)./(06.0K m W B =λ,烘箱内空气温度4001=f t ℃，内壁面的总表面传热系数)./(501K m W h =。

为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。

设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。

环境温度=2f t 25℃，外表面总传热系数)./(5.922K m W h =。

解：热损失为()()22111f f BBA A fwf t t h t t h t t q -+-=+-=λδλδ又50=fw t ℃；B A δδ=联立得m m B A 039.0;078.0==δδ2-9 双层玻璃窗系由两层厚为6mm 的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm 。

第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。

联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。

2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。

试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。

答：①傅立叶定律：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt－沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。

②牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。

③斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。

3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：①导热系数的单位是：W/(m.K)；②表面传热系数的单位是：W/(m2.K)；③传热系数的单位是：W/(m2.K)。

这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。

4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。

试分析引入传热方程式的工程实用意义。

答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。

5．用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。

815 传热学《传热学》（第四版）或（第五版）,章熙民、任泽霈、梅飞鸣编著,中国建筑工业出版社；《传热学》（第三版）,杨世铭，陶文铨编著,高等教育出版社基本要求1.掌握热量传递的三种基本方式及传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析和计算的基本方法。

2.掌握导热的基本规律。

能对无内热源的简单几何形状物体，在常物性条件下的稳态导热和传热过程进行熟练的分析计算。

较深刻地了解物体在被持续加热或冷却时的温度场及热流随时间而变化的规律。

能应用集总参数法和诺模图来计算在对流边界条件下的非稳态导热问题。

3.较深刻地了解各种因素对对流换热的影响。

对受迫对流换热、自然对流换热现象的物理特征及有关准则有正确的理解。

对相变换热现象特征有所了解，并能运用准则方程进行计算。

4.掌握热辐射的基本定律。

熟悉由透明介质所隔开的物体表面辐射换热的基本计算方法。

对气体辐射换热的特性和特征有所了解。

5.掌握换热器的两种基本计算方法：对数平均温度差法和传热效率-单元数法。

基本内容绪论1．传热学的研究对象及其应用介绍。

2．热量传递的三种基本方式：导热、对流和辐射。

3．传热过程与传热系数。

第一章导热理论基础1．导热基本概念。

温度场。

温度梯度。

傅里叶定律。

2．导热系数。

3．导热微分方程。

4．导热过程的单值性条件。

第二章稳态导热1．通过单平壁和复合平壁的导热。

2．通过单圆筒壁和复合圆筒壁的导热。

临界热绝缘直径。

3．通过肋壁的导热，肋片效率。

4．通过接触面的导热。

5．二维稳态导热问题。

第三章非稳态导热1．非稳态导热过程的特点。

2．对流换热边界条件下非稳态导热，诺模图，集总参数法。

3．常热流通量边界条件下非稳态导热。

第四章导热问题数值解1．泰勒级数法和热平衡法。

2．导热问题的数值计算，节点方程的建立及求解。

3．非稳态导热问题的数值计算，显式差分格式及其稳定性，隐式差分格式。

第五章对流换热分析1．对流换热过程和影响对流换热的因素。

对流换热过程微分方程式。