传热学介绍

传热学手册下册1987引言概述传热学是热力学的一个重要分支，研究热量如何在物质之间传递的规律。

《传热学手册下册1987》是一部经典的教材，深入剖析了传热学的各个方面，为学习者提供了丰富的知识和深刻的理解。

本文将对该手册进行全面介绍，以帮助读者更好地理解其中的关键内容。

一、基本概念与原理1.1 传热学基础热传递机制：介绍传热的基本机制，包括传导、传热与对流，并深入解析不同物质中的热传递规律。

传热方程：探讨传热方程的推导和应用，阐释不同传热问题中的数学模型。

传热原理：阐述传热的基本原理，如热平衡、热传递速率等，为读者奠定坚实的理论基础。

1.2 传热材料与性质导热材料：对导热材料的分类、选择和性质进行详细介绍，探讨不同材料在传热中的应用。

相变材料：分析相变材料在传热中的独特性质，包括潜热的利用和相变对传热的影响。

传热流体：讨论传热流体的特性，研究不同流体在热交换中的效果和应用。

1.3 传热设备与应用传热设备分类：对传热设备进行分类，包括换热器、冷却塔等，介绍其结构和工作原理。

传热设备选型：分析传热设备的选型依据，包括流体特性、传热效率等因素。

实际应用案例：通过实际案例，展示传热学在工程领域的应用，使读者更好地理解理论知识的实际运用。

二、深度解读与案例分析2.1 传热实验技术实验仪器与方法：详细介绍进行传热实验所需的仪器设备和实验方法，确保读者能够独立进行相关实验。

数据分析与处理：强调实验数据的采集、整理和分析方法，培养读者实际应用传热学知识的能力。

实验案例：提供一些典型的传热实验案例，通过案例分析，帮助读者更好地理解实验技术的应用。

2.2 传热系统优化优化理论：探讨传热系统的优化理论，包括传热表面增大、传热介质选择等方面的优化方法。

能源效率：分析传热系统在提高能源效率方面的策略，减少能源浪费，实现可持续发展。

案例研究：通过一些实际案例，展示传热系统优化在工程实践中的成功经验。

2.3 新兴技术与未来发展新材料应用：探讨新型材料在传热领域的应用前景，如纳米材料、复合材料等。

传热学就是研究热量传递规律的一门科学。

只要不同物体或物体不同部分之间存在温度差，它们之间就会发生热量的传递，热量传递有三种方式：导热、对流换热和辐射换热。

在制冷空调领域，热量传递普遍存在。

例如在压缩式制冷系统中，从蒸发器回来的气态制冷剂进入压缩机，被压缩为高温高压的气体，然后进入冷凝器内放热，把热量传递给周围的介质（一般为空气或水），同时制冷剂被冷却成液态，然后经节流进入蒸发器，在蒸发器内沸腾吸热，即可得到我们需要的冷却的水或空气。

因此，认识、掌握热量传递的过程和规律，在制冷空调技术实践中有着极其重要的意义。

在传热学的工程应用中，通常要达到两个基本目的：（1）能准确计算所研究系统中传递的热量；（2）能准确预测所研究物体中的温度分布。

第一章 稳态导热在三种热量传递方式中，导热是最容易利用数学工具进行分析和处理，对传热学的深入学习就从导热开始。

本章首先引出导热的基本定律和一般数学表达式，然后介绍制冷空调装置中常见壁面（如平壁和圆筒壁）中热流量和温度分布的规律和计算方法。

第一节 导热基本概念和傅里叶定律一、导热的概念导热即热传导，是指发生在物质本身各部分之间或直接接触的物质与物质之间的热量传递现象。

它是依靠物质的分子、原子或自由电子等微观粒子的热运动来传递热量的，也就是说，导热是在分子集团不发生宏观相对运动时，单纯由微观粒子的直接作用（如迁移、碰撞或振动等）而引起的热量传递现象。

导热是物质的属性，导热过程可以在固体、液体及气体中发生。

但是在重力场下，单纯的导热一般只发生在密实的固体中，这是因为，在有温差时，液体和气体的密度会改变从而形成对流，不能维持单纯的导热。

在专业学习和实践中，一般把发生在换热器管壁、肋片、管道保温层、墙壁等固态材料中的热量传递过程都看成导热问题。

二、温度场在工程应用中，常常需要预测物体的温度分布，通常将某一时刻物体中各点温度分布的状况称为温度场。

一般来说，温度场是空间和时间的函数，其数学表达式为),,,(τz y x t = 1-1式中，x,y 和z 是空间坐标；τ是时间坐标；t 代表温度。

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。

h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ''是热流密度（导热速率），单位(W/m 2) φ是导热量W6. 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。

(w))(∞-=''t t h q w 2/)(m w t t Ah A q w ∞-=''=φ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。

傅立叶定律（导热基本定律）：dx dT k q x ∂∂-='' )(zT y T x T k T k q ∂∂+∂∂+∂∂-=∇-=''k j i T(x,y,z)为标量温度场nT k q n ∂∂-='' 圆筒壁表面的导热速率drdT rL k dr dT kA q r )2(π-=-= 垂直导过等温面的热流密度，正比于该处的温度梯度，方向与温度梯度相反。

传热学是研究热量如何通过传导、对流和辐射进行传递的学科。

在传热学中，有一些常用的表达式，如Nu数、Re数、Pr数和Gr数，它们分别表示不同的传热特性。

本文将对这些表达式的含义进行详细的介绍。

一、 Nu数的含义Nu数是Nusselt数的缩写，它表示流体中的对流传热能力。

Nu数的计算公式为：Nu = hL/k其中，h是对流传热系数，L是特征长度，k是流体的导热系数。

Nu 数是对流传热与导热的比值，它越大表示对流传热能力越强，反之则表示导热能力较强。

Nu数的大小与流体的性质、流动状态和流体与固体界面的情况有关。

二、 Re数的含义Re数是Reynolds数的缩写，它表示流体的流动状态。

Re数的计算公式为：Re = ρVD/μ其中，ρ是流体密度，V是流体流速，D是特征长度，μ是流体的动力黏度。

Re数反映了流体的惯性力与黏性力之间的比值，它的大小决定了流体的流动状态，当Re数较小时，流体呈现层流状态，当Re数较大时，流体呈现湍流状态。

Re数对流体的流动特性以及传热和传质过程都有重要影响。

三、 Pr数的含义Pr数是Prandtl数的缩写，它表示流体的热传导能力与动力黏度之间的比值。

Pr数的计算公式为：Pr = μCp/κ其中，μ是动力黏度，Cp是定压比热，κ是流体的导热系数。

Pr数越大，流体的热传导能力越强，而动力黏度的影响越小，反之则动力黏度的影响越大。

Pr数的大小对对流传热和边界层的发展都有重要影响。

四、 Gr数的含义Gr数是Grashof数的缩写，它表示自然对流传热的能力。

Gr数的计算公式为：Gr = gβΔTL^3/ν^2其中，g是重力加速度，β是体积膨胀系数，ΔT是温度差，L是特征长度，ν是运动黏度。

Gr数的大小决定了自然对流传热的强弱，当Gr数较大时，自然对流传热能力越强，当Gr数较小时，传热能力较弱。

总结在传热学中，Nu数、Re数、Pr数和Gr数是常用的表达式，它们分别代表了对流传热能力、流体流动状态、热传导能力与动力黏度之间的比值以及自然对流传热的能力。

(完整PPT)传热学contents •传热学基本概念与原理•导热现象与规律•对流换热原理及应用•辐射换热基础与特性•传热过程数值计算方法•传热学实验技术与设备•传热学在工程领域应用案例目录01传热学基本概念与原理03热辐射通过电磁波传递热量的方式，不需要介质，可在真空中传播。

01热传导物体内部或两个直接接触物体之间的热量传递，由温度梯度驱动。

02热对流流体中由于温度差异引起的热量传递，包括自然对流和强制对流。

热量传递方式传热过程及机理稳态传热系统内的温度分布不随时间变化，热量传递速率保持恒定。

非稳态传热系统内的温度分布随时间变化，热量传递速率也随时间变化。

传热机理包括导热、对流和辐射三种基本传热方式的单独作用或相互耦合作用。

生物医学工程研究生物体内的热量传递和温度调节机制，为医学诊断和治疗提供理论支持。

解决高速飞行时的高温问题，保证航空航天器的安全运行。

机械工程用于优化机械设备的散热设计，提高设备运行效率和可靠性。

能源工程用于提高能源利用效率和开发新能源技术，如太阳能、地热能等。

建筑工程在建筑设计中考虑保温、隔热和通风等因素，提高建筑能效。

传热学应用领域02导热现象与规律导热基本概念及定律导热定义物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。

热流密度单位时间内通过单位面积的热流量，表示热量传递的强度和方向。

热传导定律描述导热过程中热流密度与温度梯度之间关系的定律，即傅里叶定律。

导热系数影响因素材料性质不同材料的导热系数差异较大，如金属通常具有较高的导热系数，而绝缘材料则具有较低的导热系数。

温度温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高，导热系数会增加。

压力对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。

稳态与非稳态导热过程稳态导热物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。

在稳态导热过程中，热流密度和温度分布保持恒定。

非稳态导热物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。

1传热学2传热学内容介绍一、导热二、对流换热三、辐射换热四、换热器31.传热学定义传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。

2. 传热的动力——温度差3.三种基本传热方式导热、对流、辐射或热传导、热对流、热辐射¾注意：对流换热、辐射换热都不是基本传热方式41．传热的基本方式说法正确的是。

A．导热、对流和辐射B．导热、对流换热和辐射C．热传导、热对流和热辐射D．导热、对流换热和辐射换热答案：A 、C52．夏季在维持20℃的室内工作时一般穿单衣感到舒适，而冬季在保持20℃的室内工作时却必须穿绒衣才觉得舒适，这主要是因为。

A．冬季和夏季人的冷热感觉不一样B．在室内冬季人周围物体（墙体）的温度低于夏季人周围物体（墙体）的温度C．冬季房间的湿度小于夏季房间的湿度D．冬季房间的风速大于夏季房间的风速答案：B63．减少保温瓶的散热，将瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，镀成镜面，可以减少。

A．辐射换热散热B．导热散热C．对流散热D．对流换热散热和辐射换热散热答案：D7第一章导热理论基础1.1 导热基本概念1.2 傅里叶定律1.3 导热系数1.4 导热微分方程1.5 导热过程的单值性条件81、导热定义：物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。

2、导热机理：气体：分子不规则热运动；介电体：晶格振动金属：电子相互作用和振动；液体：晶格振动。

2、特点：导热是物质的属性，可在固体、液体及气体中发生；单纯的导热只发生在固体中。

91.1导热基本概念1、温度场1）定义：指某一时刻空间所有各点温度分布的总称。

（时间、空间）2）表示：（1）稳态温度场（2）一维稳态温度场（3）二维稳态温度场(),,,t f x y z τ=(),,t f x y z =()t f x =(),t f x y =102 、等温面与等温线1）特点：不相交2）作用：描述温度场3、温度梯度1）定义：自等温面上某点到另一个等温面，以该点法线方向为方向，数值等于该点法线方向的温度变化率的向量，称为温度梯度，用gradt 表示，正向朝着温度增加的方向。