传热的三种方式21
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传热的基本概念及三种基本方式特点、区别和联系。
摘要:一、传热基本概念二、传热三种基本方式特点三、传热三种基本方式区别四、传热三种基本方式联系正文:传热是物体之间由于温度差异而发生的能量传递现象。
在工程、自然界和日常生活中,传热现象无处不在。
根据热力学原理,传热主要有三种基本方式:热传导、热对流和热辐射。
一、传热基本概念1.热传导:热传导是指在温度不同的物体之间,由于分子内能的碰撞和传递,使热量从高温端传递到低温端的过程。
热传导通常发生在固体中,尤其是金属材料。
2.热对流:热对流是指在流体(如气体和液体)中,因温度差异产生的密度差导致流体发生运动,从而实现热量传递的过程。
热对流主要包括自然对流和强制对流两种。
3.热辐射:热辐射是指物体在较高温度下,由于分子、原子或自由电子的热运动产生的电磁波向外传播的过程。
热辐射可以在真空中进行,无需介质。
二、传热三种基本方式特点1.热传导:速度快,能量损失小,适用于固体材料之间的热量传递。
2.热对流:速度较快,能量损失较大,适用于流体之间的热量传递。
3.热辐射:速度最快,能量损失较大,适用于真空中的热量传递。
三、传热三种基本方式区别1.传播介质:热传导和热对流需要介质,而热辐射无需介质,可在真空中进行。
2.温度差异:热传导和热对流需要温度差异,而热辐射可以在温度相同的情况下发生。
3.能量损失:热传导和热对流能量损失较小,热辐射能量损失较大。
四、传热三种基本方式联系1.联合传热:在实际工程和自然界中,传热过程往往是多种方式共同作用的结果。
如太阳能热水器中,太阳辐射与热传导、热对流共同完成热量传递。
2.转换关系:在一定条件下,一种传热方式可以转换为另一种传热方式。
如在热机中,热辐射转换为热传导,进而转换为热对流。
热传递的三种方法
热传递是一种将热能从一个物体传递到另一个物体的方法。
在发动机、空调和制冷机等机械装置中,能量的传递是一个关键环节,热传递也可以用于制造高品质的产品和装置。
热传递有三种方法,分别是对流、辐射和传导。
对流是指空气中温度或湿度不同的空气层上下相互搅动,其中上层比下层温度高就会发生对流。
它可以使产品受热和冷却,也可以在不同温度层中替换空气以保持平衡。
经常将其应用于烹饪或烘烤调料、暖通空调系统以及其他机械设备中。
辐射是指热量经由电磁波的形式直接影响目标物品上的表面,使其升温或降温。
辐射的主要优点是可以在任何环境中使用,而不需要空气或介质传递。
由于其可以在空中传播,因此被广泛应用于太阳能热水器、除湿机、洗衣机等设备中。
传导是指热量通过热传导物体的免疫、微弱热量传导能量,可以将热量从一个密封管道传递到另一个密封管道。
它可以应用于冰箱的有效冷却和发动机的高温回收等设备中。
热传递是一种有效的方法,能够将热量从一个物体传递到另一个物体,是机械装置中重要的一部分,也可以用于制造高品质的产品和装置。
它主要有三种方法,即对流、辐射和传导,不同的方法也有不同的应用场景,可以根据需求选择不同的热传递方法。
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热量传递的三种方式热量传递是热力学中重要的概念,涉及到能量的传递与转换。
热量传递的方式有多种,其中最常见的三种为传导、对流和辐射。
本文将详细介绍热量传递的三种方式及其特点。
一、传导传导是热量通过物质的直接接触传递的方式。
当物体A和B的温度不同时,它们之间会产生温度差,从而使得热量沿着物质逐渐传递。
常见的传导方式有热传导、电传导和扩散。
热传导主要发生在固体中,电传导则主要发生在导电物质中,而扩散则是气体或液体的传导方式。
传导的特点是能够在无介质的情况下传递热量,传递速度较慢且受介质的导热性能影响较大。
介质的导热性能越好,热量传递的速度越快。
常见的热导体如金属,而热绝缘材料如木材则具有较低的导热性能。
二、对流对流是热量通过流体的运动传递的方式。
当流体的一部分受热膨胀变轻而上升,另一部分受冷缩变重而下沉,形成了流体的循环流动,从而将热量从一个区域传递到另一个区域。
常见的对流方式有自然对流和强制对流。
自然对流是指由密度差引起的对流,而强制对流是指通过外力驱动的对流。
对流的特点是能够在气体和液体中传递热量,传递速度相对较快且受流体性质和流动速度的影响较大。
流体的传导热量和对流热量相互作用,共同影响热量传递的效果。
三、辐射辐射是热量以电磁波的形式传递的方式。
热源通过辐射产生电磁能量,不需要物质介质传递即可到达目标物体,被吸收后转化为热能。
任何物体只要温度高于绝对零度(0K),都会发出辐射。
辐射的特点是能够在真空中传递热量,不受介质的影响。
辐射热量的传递速度最快,同时也受物体表面特性和温度的影响。
常见的辐射热量有可见光、红外线和紫外线等。
总结:热量传递是能量的传递与转换过程,其中最常见的三种方式为传导、对流和辐射。
传导是通过物质的直接接触传递热量,对流是通过流体的运动传递热量,而辐射则是以电磁波的形式传递热量。
这三种方式各有特点,应用广泛。
在实际生活和工程中,热量传递的方式和效率的理解对于设计和操作决策具有重要意义。
热能的传递了解传导辐射和对流的热传递方式热能的传递:了解传导、辐射和对流的热传递方式热传递是热能从高温物体传递到低温物体的过程。
在热传递过程中,有三种主要的传热方式,分别是传导、辐射和对流。
本文将详细介绍这三种热传递方式,帮助我们更好地理解热传递的基本原理。
一、传导热传递传导是热能在固体或液体中通过分子之间的碰撞传递的方式。
当物体的一部分受热时,分子会增加其振动,然后通过与相邻分子的碰撞将热传递到相邻部分。
传导热传递的速度取决于物体的导热性能和温度差异。
导热性能是物质传导热量的能力,一般使用导热系数来表示。
不同的物质具有不同的导热系数,导热系数越大,该物质导热性能越好。
二、辐射热传递辐射是指热量通过电磁辐射的方式传递。
无论是在真空中还是在空气中,辐射热传递都能够发生。
任何物体只要有温度,都会发射电磁波,这些电磁波能够携带热能。
辐射热传递的速度与物体的温度的四次方成正比。
辐射传热的特点是它能在真空中传热,热辐射可以从高温物体发出、穿过真空媒介,到达低温物体,实现热量的传递。
这在太空中的传热过程中起到了重要作用。
三、对流热传递对流热传递是通过流体介质(液体或气体)的对流运动进行热量传递的方式。
对流传热的过程需要涉及到物体表面与流体之间的传递和流体的流动。
对流传热有两种基本形式:自然对流和强制对流。
自然对流是指由温差引起的流体密度差异,产生自然流动的现象。
而强制对流是通过外界力驱动流体的流动,比如风扇或泵等。
对流热传递的速度取决于温度差异、流体的性质以及流体流动的速度。
流体的流动会带走物体表面的热量,加速热能的传递。
综上所述,传导、辐射和对流是三种不同的热传递方式。
传导是通过分子之间的碰撞传递热能;辐射是通过电磁辐射传递热能;对流是通过流体介质的对流运动传递热量。
不同的热传递方式在不同的条件下起到不同的作用,我们可以根据具体情况选择合适的方式来实现热量的传递。
通过对热传递方式的了解,我们可以更好地应用于实际生活中的问题。
人们都知道热传导有三种形式:辐射、传导、对流。
①热传导:热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质的热传导性能不同,一般金属都是热的良导体,玻璃、木材、棉毛制品、羽毛、毛皮以及液体和气体都是热的不良导体,石棉的热传导性能极差,常作为绝热材料。
热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。
②对流:液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。
对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体明显。
对流可分自然对流和强迫对流两种。
自然对流往往自然发生,是由于温度不均匀而引起的。
强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。
靠气体或液体的流动来传热的方式叫做对流。
③热辐射:物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领,这种热传递的方式叫做热辐射。
热辐射虽然也是热传递的一种方式,但它和热传导、对流不同。
它能不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一系统。
热辐射以电磁辐射的形式发出能量,温度越高,辐射越强。
辐射的波长分布情况也随温度而变,如温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射,在500摄氏度以至更高的温度时,则顺次发射可见光以至紫外辐射。
热辐射是远距离传热的主要方式,如太阳的热量就是以热辐射的形式,经过宇宙空间再传给地球的。
高温物体直接向外发射热的现象叫做热辐射。
热的导体各种物体都能够传热,但是不同物质的传热本领不同.容易传热的物体叫做热的良导体,不容易传热的物体叫做热的不良导体。
金属都是热的良导体。
瓷、木头和竹子、皮革、水都是不良导体。
金属中最善于传热的是银,其次是铜和铝.最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花,石棉、软木和其他松软的物质。
液体,除了水银外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热.散热器材料的选择散热片的制造材料是影响效能的重要因素,选择时必须加以注意!目前加工散热片所采用的金属材料与常见金属材料的热传导系数:金 317 W/mK银429 W/mK铝401 W/mK铁237 W/mK铜 48 W/mKAA6061型铝合金155 W/mKAA6063型铝合金201 W/mKADC12型铝合金96 W/mKAA1070型铝合金226 W/mKAA1050型铝合金209 W/mK热传导系数的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K=1℃)时的热传导功率.热传导系数自然是越高越好,但同时还需要兼顾到材料的机械性能与价格.热传导系数很高的金、银,由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用;铁则由于热传导率过低,无法满足高热密度场合的性能需要,不适合用于制作计算机空冷散热片.铜的热传导系数同样很高,可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件,在计算机相关散热片中使用较少,但近两年随着对散热设备性能要求的提高,越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料.铝作为地壳中含量最高的金属,因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐;但由于纯铝硬度较小,在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金,寄此获得许多纯铝所不具备的特性,而成为了散热片加工材料的理想选择.各种铝合金材料根据不同的需要,通过调整配方材料的成分与比例,可以获得各种不同的特性,适合于不同的成形、加工方式,应用于不同的领域.上表中列出的5种不同铝合金中:AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性,适合于挤压成形工艺,在散热片加工中被广为采用.ADC12适合于压铸成形,但热传导系数较低,因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替,可惜加工机械性能方面不及ADC12.AA1050则具有较好的延展性,适合于冲压工艺,多用于制造细薄的鳍片.如何判断芯片是否需要增加散热措施如何判断芯片是否需要增加散热措施【铝合金散热器】第一步:搜集芯片的散热参数.主要有:P、Rja、Rjc、Tj等第二步:计算T c-max:Tc-max=Tj- Rjc*P第三步:计算要达到目标需要的Rca:Rca=(Tc-max-Ta)/P第四步:计算芯片本身的Rca’:Rca’=Rja-Rjc如果Rca大于Rca’,说明不需要增加额外的散热措施.如果Rca小于Rca’,说明需要增加额外的散热措施.比如增加散热器、增加风扇等等.如前所述,Rja不能用于准确的计算芯片的温度,所以这种方法只能用于简单的判断.而不能用于最终的依据.下面举一个简单的例子:例:某芯片功耗——1.7W;Rja——53℃/W;Tj——125℃;Rjc——25℃/W,芯片工作的最大环境温度是50℃.判断该芯片是否需要加散热器,散热器热阻是多少.Tc-max=Tj- Rjc*P=125℃-25℃/W*1.7W=82.5℃Rca=(Tc-max-Ta)/P=(82.5-50)1.7=19.12℃/WRca’=Rja-Rjc=53-25=28℃/WRca小于Rca’,所以需要增加散热器.散热器的热阻假设为Rs,则有:Rs//Rca’小于RcaRs*28/(Rs+28)小于19.12Rs小于60.29℃/W所以选用的散热器热阻必须小于60.29℃/W.在普通的数字电路设计中,我们很少考虑到集成电路的散热,因为低速芯片的功耗一般很小,在正常的自然散热条件下,芯片的温升不会太大.随着芯片速率的不断提高,单个芯片的功耗也逐渐变大,例如:Intel的奔腾CPU的功耗可达到25W.当自然条件的散热已经不能使芯片的温升控制在要求的指标之下时,就需要使用适当的散热措施来加快芯片表面热的释放,使芯片工作在正常温度范围之内.通常条件下,热量的传递包括三种方式:传导、对流和辐射.传导是指直接接触的物体之间热量由温度高的一方向温度较低的一方的传递,对流是借助流体的流动传递热量,而辐射无需借助任何媒介,是发热体直接向周围空间释放热量.在实际应用中,散热的措施有散热器和风扇两种方式或者二者的同时使用.散热器通过和芯片表面的紧密接触使芯片的热量传导到散热器,散热器通常是一块带有很多叶片的热的良导体,它的充分扩展的表面使热的辐射大大增加,同时流通的空气也能带走更大的热能.风扇的使用也分为两种形式,一种是直接安装在散热器表面,另一种是安装在机箱和机架上,提高整个空间的空气流速.与电路计算中最基本的欧姆定律类似,散热的计算有一个最基本的公式:温差= 热阻×功耗在使用散热器的情况下,散热器与周围空气之间的热释放的"阻力"称为热阻,散热器与空气之间"热流"的大小用芯片的功耗来代表,这样热流由散热器流向空气时由于热阻的存在,在散热器和空气之间就产生了一定的温差,就像电流流过电阻会产生电压降一样.同样,散热器与芯片表面之间也会存在一定的热阻.热阻的单位为℃/W.选择散热器时,除了机械尺寸的考虑之外,最重要的参数就是散热器的热阻.热阻越小,散热器的散热能力越强.散热设计的一些基本原则业裕铝合金散热器散热设计的一些基本原则从有利于散热的角度出发,印制版最好是直立安装,板与板之间的距离一般不应小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则:·对于采用自由对流空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列,如图3示;对于采用强制空气冷却的设备,最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排列.·同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游.·在水平方向上,大功率器件尽量靠近印制板边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印制板上方布置,以便减少这些器件工作时对其它器件温度的影响.·对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局.·设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置器件或印制电路板.空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动,所以在印制电路板上配置器件时,要避免在某个区域留有较大的空域.整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题.业裕铝合金散热器-功率器件的散热计算及散热器选择功率器件的散热计算及散热器选择目前的电子产品主要采用贴片式封装器件,但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装,这主要是可方便地安装在散热器上,便于散热。
1•传导传热是指温度不同的物体直接接触,由于自由电子的运动或分子的运动而 发生的热交换现象。
温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间热能的传递过程,称为传导传热。
传热过程中,物体的微观粒子不发生宏观的相对移动,而在其热运动相互振动或 碰撞中发生动能的传递,宏观上表现为热量从高温部分传至低温部分。
微观粒子 热能的传递方式随物质结构而异,在气体和液体中靠分子的热运动和彼此相撞, 在金属中靠电子自由运动和原子振动。
⑴对流传热是热传递的一种基本方式。
热能在液体或气体中从一处传递到另一处的过程。
主要计算分类对于宅瘟畀捲T 特担黑举为聲疑*ao2、多层平面壁的计算1、单层平壁的计算⑴序+购珅子连嘉荐挑扯ft qg 醴円畀…是由于质点位置的移动,使温度趋于均匀。
是液体和气体中热传递的主要方式。
但也往往伴有热传导。
通常由于产生的原因不同,有自然对流和强制对流两种。
根据流动状态,又可分为层流传热和湍流传热。
化学工业中所常遇到的对流传热,是将热由流体传至固体壁面(如靠近热流体一面的容器壁或导管壁等),或由固体壁传入周围的流体(如靠近冷流体一面的导管壁等)。
这种由壁面传给流体或相反的过程,通常称作给热。
定义对流仅发生于流体中,它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位弯管中的对流传热⑴由于流体间各部分是相互接触的,除了流体的整体运动所带来的热对流之外,还伴生有由于流体的微观粒子运动造成的热传导。
在工程上,常见的是流体流经固体表面时的热量传递过程,称之为对流传热。
[2]对流传热通常用牛顿冷却定律来描述,即当主体温度为tf的流体被温度为tw 的热壁加热时,单位面积上的加热量可以表示为q=a(tw-tf),当主体温度为tf的流体被温度为tw的冷壁冷却时,有q=a(tf-tw)式中q为对流传热的热通量,W/m2 a 为比例系数,称为对流传热系数,W/(m2「C)。
牛顿冷却公式表明,单位面积上的对流传热速率与温差成正比关系。
温度传导的三种方式
温度传导的三种方式主要有导热、导流和辐射。
1. 导热(热传导):指通过物质内部的分子振动和碰撞传递热量的方式。
当物体不同部分温度不一致时,高温区域的分子会传递给低温区域的分子,使整个物体温度逐渐均匀。
导热的速度与物体材质的导热系数有关,导热系数越大,导热速度越快。
2. 导流(对流):指通过物质的流动传递热量的方式。
在液体和气体中,当某一部分受热并热胀时,较热部分的流体会向上升,而较冷的流体则下沉,形成对流循环,从而传递热量。
导流的速度与流体流动性质和温度差有关,流动性质越大、温度差越大,传热速度越快。
3. 辐射(热辐射):指由物体表面发射出的电磁波向周围空间传递能量的方式。
所有物体在温度不为零的情况下都会发射热辐射,无论是否在真空中。
辐射的速度与物体的温度和表面性质有关,温度越高,辐射能量越大,表面性质越好,则辐射能量损失越少。
这三种方式的综合作用决定了物体内部和周围环境之间的热量传递过程。
传热有三种基本方式,分别是热传导;热辐射;热对流。
特点如下:
1、热传导:有温度不同的质点在热运动中引起的,在固体,液体,气体中均能产生。
单纯的导热仅能在密实的固体中发生。
2、热对流:对流式由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动,互相掺和而传地热能。
包括自然对流换热,受迫对流换热。
3、热辐射:过程中伴随形式能量转化;传播不需要任何中间介质;凡是温度高于绝对零度的一切物体,不论他们的温度高低都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。
传热的基本概念及三种基本方式特点、区别和联系传热是热量从高温物体传递到低温物体或从物体的高温部分传递到低温部分的过程。
热传导、热对流和热辐射是传热的三种基本方式。
它们的特点、区别和联系如下:
1.特点:
•热传导:通过物体内部的微观粒子运动,将热量从高温区传递到低温区。
•热对流:由于流体(气体或液体)的运动,将热量从高温区传递到低温区。
•热辐射:通过电磁波的辐射和吸收,将热量从一个物体传递到另一个物体。
1.区别:
•热传导依赖于微观粒子的运动,而热对流和热辐射则与流体的运动和电磁波的传播有关。
•热对流和热辐射可以在气体、液体和固体中进行,而热传导主要在固体中进行。
1.联系:
•在某些情况下,传热过程可能同时包含热传导、热对流和热辐射。
•在传热过程中,三种方式的贡献可能相互影响,共同决定热量传递的总体效果。
简而言之,传热的基本概念及三种基本方式特点、区别和联系主要涉及热量在不同介质中的传递机制,以及它们在特定条件下的相互作用。
热的传递形式
之前我们给大家介绍了“”,那么这个传热方式有哪几种呢?今天也给大家说说热传递的三种形式
一般来说,热能从高温物体传递到低温物体有三种方式:热传导、热对流和热辐射。
热传导又称“导热”,是热能因同―物体中各质点间互相接触,或邻近物体间质点互相接触而传递热能的现象。
它是依靠在物体中的微观粒子的运动而传递能量的―种过程。
无论气体、液体、固体都能够进行热传导。
热传导的特点是物体各部分之间不发生宏观的相对位移。
热对流是流体(即气体或液体)因受热膨胀而引起的流动,热的部分上升,冷的部分下降,从而传递热能的现象。
也就是物体从空间某一区域移动到另一温度不同的区域所造成的能量转移。
因此,固体一般不存在热的对流。
必须指出的是,在热的对流的同时流体各部之间还存在着导热。
所谓“对流换热”是包含了热的对流和导热二种形式的热交换。
辐射是物体的热能变为辐射波能而直接射出。
这种由电磁波来传递热量的方式叫做“热辐射”,是热量传递的又一种方式。
热辐射不需要物质为传递的媒介,所以在真空中热的辐射传递是唯一的热能传递形式。
这种热辐射波和光波相似但波长比较长。
辐射波达到一种不透热的物质时,就被吸收而变成热能。
物体在任何温度下都能辐射,也都能吸收。
若是2个温度不同的物体相对辐射,那么低温度的物体吸收的热能大于辐射出的热能,而使它本身热能增加后升高自己的温度。
和金属管一样,一般属于热传导型。
热传导三种方式公式热传导是指热量通过材料的传递,通常有三种方式:传导、对流和辐射。
1. 传导(Conduction):传导是通过材料的直接接触而传递热量的方式。
它是由分子之间的碰撞和振动所引起的能量传递。
传导的热传递率由 Fourier 定律来描述,其公式为:Q=k*A*(ΔT/d)其中,Q是传导热流量,单位为瓦特(W),k是材料的热导率,单位为瓦特/(米·开尔文),A是传热的横截面积,单位为平方米(m²),ΔT是温度差,单位为开尔文(K),d是传热路径的长度,单位为米(m)。
传导的热传递率与材料的导热性能、温度差和传热距离有关。
热导率越大,热传导速率越快。
当温度差增大或传热距离减小时,热传导速率也会增加。
2. 对流(Convection):对流是指通过材料内部的流体运动而传递热量的方式。
对流一般包括自然对流和强迫对流两种形式。
自然对流是通过流体本身的密度和温度的差异产生的传热方式。
自然对流的热传递率可以由 Nuussult 数来计算,其公式为:Nu=h*L/λ其中,Nu 为 Nuussult 数,L 为流体流动路径的特征长度,单位为米(m),h 是传热系数,单位为瓦特/(平方米·开尔文)(W/(m²·K)),λ 为流体的导热系数,单位为瓦特/(米·开尔文)(W/(m·K))。
强迫对流是通过外部施加的压力或机械力引起的传热方式。
对流的热传递率与流体的性质、流速、温度差和流动路径有关。
3. 辐射(Radiation):辐射是通过电磁波的辐射来传递热量的方式。
辐射传热不需要物质的存在,可以在真空中传播。
辐射的热传递率可以由Stefan-Boltzmann 定律来计算,其公式为:Q=ε*σ*A*(T₁⁴-T₂⁴)其中,Q 是辐射热流量,单位为瓦特(W),ε 是表面的辐射发射率,σ 是 Stefan-Boltzmann 常数,约为5.67 × 10⁻⁸瓦特/(平方米·开尔文的四次方)(W/(m²·K⁴)),A 是辐射传热的表面积,单位为平方米(m²),T₁和 T₂分别是两个表面的温度,单位为开尔文(K)。
热量传递的三种方式当我们触摸到一杯冷冰冰的水杯时,我们能感受到瞬间从水杯中传递给我们的冷意。
这是因为热量在我们周围不断传递。
热量传递是热力学中非常重要的一部分,它发生在我们的日常生活中的各个方面。
热量通过三种主要的方式传递,分别是传导、对流和辐射。
接下来,让我们深入了解这三种方式。
传导是一种直接的热量传递方式。
当两个物体接触时,热量会沿着物体间的微观振动传递。
以铁锅加热为例,当我们把它放在火上,锅底与火源接触后很快变热,而热量就是通过传导方式从火源传递给了锅底。
传导的速度取决于物体的导热性能。
导热性能好的物体,如金属,能够迅速传导热量;而导热性能差的物体,如绝缘材料,传热速度较慢。
此外,传导热量的方向是由高温到低温的,符合热能的自然流动规律。
对流是热量传递的另一种方式。
它是通过液体或气体的流动来传递热量的。
我们常常可以在家中的暖气设备上见到对流的表现。
暖气片上的热空气使得冷空气被加热并上升,这样热量就通过对流方式从暖气片传递到室内。
对流的速度取决于流体的性质以及流动的速度。
流体愈稠,热量传递的速度会相对较慢;而流动速度越快,传热速度也会相应提高。
对流是一种可控性较强的热传递方式,因此在工程领域中广泛应用于热交换器、冷却系统等设备中。
辐射是热量传递的第三种方式,也是最特殊的一种。
辐射是通过电磁波进行的热量传递,而不需要介质来传递。
我们可以经常在日常生活中经历到太阳辐射的感受。
太阳向地球发射辐射能,它主要是由可见光和红外线组成。
当我们走在阳光下时,我们能感受到太阳辐射的温暖,这就是热量通过辐射方式传递到我们身体的结果。
辐射的速度是最快的,它在真空中的传播速度就是光速。
值得注意的是,辐射传热不需要接触,也没有传热方向的限制。
因此,在工业生产过程中,广泛使用红外线加热、热辐射干燥等技术。
三种热量传递方式在我们的日常生活中无处不在,它们相互作用,共同发挥作用。
例如,当我们用电烙铁烙衣服时,烙铁底部传导热量给衣物,而同时通过对流的方式,空气也会帮助热量传递到衣物上。
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。
q ' = h (t w - t ∞ )(w)= q 'A = Ah (t w - t ∞ )w / m 2h 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)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。
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):q ' = -k ∂dT q ' = -k ∇T = -k (i ∂T + j ∂T + k ∂T) x ∂dx ∂x ∂y ∂zq ' = -k ∂T n ∂nT(x,y,z)为标量温度场圆筒壁表面的导热速率 q r= -kA dTdr = -k (2rL ) dT dr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。
1、导热性:物体传导热量的性能。
2、热传递的方式:传导、对流、辐射(1)传导:热沿着物体传递,善于传热的物体叫热的良导体,如各种金属;不善于传热的物体叫热的不良导体,如毛皮、石棉、软木等。
(2)对流:是靠液体、气体的流动来传热的方式,液体或气体只有在上部密度大于下部密度时(重力大)才会产生对流,如日常生活中我们加热物体都要从它的下部加热。
(3)辐射:是热由物体沿直线向外传递,不依靠其他物体,如太阳光照射;颜色深的物体比颜色浅的物体吸收热辐射的本领强。
练习:一、选择题1、大功率电子元件工作时,会产生大量的热。
科学家研发一种由石墨烯制成的“排热被”,把它覆盖在电子元件上,能大幅度降低电子元件工作时的温度。
“排热被”能排热是因为石墨烯()A、熔点高B、导热性好C、导电性好D、弹性好2、在寒冷的冬天,用手去摸放在室外的铁棒和木棒,觉得铁棒比木棒冷,这是因为()A. 铁棒比木棒的温度低B. 铁棒比木棒温度高C. 铁棒比木棒的导热能力强D. 铁棒比木棒的导热能力弱3、家用冰箱的外壳用隔热材料制成的,它们是A. 热的良导体B. 既不是热的良导体,也不是热的不良导体C. 热的不良导体D. 既可能是热的良导体,也可能是热的不良导体4、.随着人们生活水平的提高,许多住宅小区房屋的窗户玻璃都是双层的,且两层玻璃间还充有惰性气体,这是因为惰性气体A. 容易导电B. 不容易导热C. 能增加房间的亮度D. 增大玻璃的密度5、下列实例中,材料的选用与描述的物理属性相符的是A. 热水壶的手柄用胶木制成,是因为胶木的导热性好B. 划玻璃的刀头镶嵌有金刚石,是因为金刚石的密度大C. 输电导线的内芯用铜制成,是因为铜的导电性好D. 房屋的天窗用玻璃制成,是由于玻璃的硬度大6、中国料理最重要的烹调就是炒,那么颠勺这个技能就是很重要的了,但我们平时烹调水平不够好,颠勺技能自然很差,经常会把菜弄到锅外,这款超大弧度炒锅,锅沿很宽,弧度很大,任意翻炒也不会把食材弄到外面,还可以防止热量散失,节约燃料.下列说法正确的是()A. 制造锅体的材料和手柄都应具有良好的导热性能B. 炒菜时我们能闻到食物的香味,说明只有高温时分子在做无规则运动C. 食物沿超大弧形边沿翻炒最终掉在锅的过程,其运动状态不断改变D. 炒菜时不断翻动食物是利用做功的方式增大物体内能7、小吴在泡温泉时听了工作人员对温泉水来源的介绍后,设想使用地热资源解决冬天的供暖问题,于是设计了如图的方案,关于此方案涉及的科学知识的叙述中,错误的是()A. 水增加的内能主要是地热中的能量转移而来的B. 管道采用的是导热性能好的材料C. 管壁所处的深度越大,受到水的压强越小D. 管道中的水可循环使用,有利于节约水资源二、填空题8、石墨烯是人类目前研制出的最薄、最坚硬的纳米材料,1纳米= 米;利用石墨稀可以加快用电器在工作时的散热,这说明它的导热性(选填“强”或“弱”)。
传递热的方式今天,我们将来谈论热的传递和其代表的方式。
热是一种非常重要的能量形式,在我们的日常生活中起着非常关键的作用。
然而,了解热的传递方式并不是很容易,因为它涉及到许多物理原理。
热的传递方式有三种主要类型:传导、对流和辐射。
1. 传导传导是热通过实体物体传递的过程。
简单来说,传导是由物体间的直接接触引起的热传递。
它发生在一个固体或一个液体中,且传热的程度取决于材料的导热系数。
导热系数越高,传导就越好,因为它们可以更容易地传递热能。
一个普遍的例子是炉子中的平底锅:热将传递到锅底,然后转移到食物中。
2. 对流对流是一个物质中的热量传递,它涉及从一个地区到另一个地区移动的物质。
它通常发生在液体中,但风也是一种气体对流。
对流是一种复杂的热传递方式,因为它受到许多因素的影响,如液体的黏度、密度、流速和形状。
既然对流必须涉及移动的物质,很多传热现象就离不开空气对流。
比如:在夏季使用风扇会让身体感觉到凉爽,这种感觉来自于风的对流,风可以将汗水蒸发,从而把热量带走,让我们感觉凉爽。
再比如,在冬季,温暖的气流与潮湿的气流混合可以形成大规模的云层,这种天气叫做霾。
要想防止霾天气,我们需要减少机动车的排放,因为高浓度的PM2.5、CO2等有害物质的排放是霾天气的十分重要的因素。
3. 辐射辐射是热通过空气中的电磁波辐射而传递的过程。
这种热传递方式不需要对流或传导,可以在真空中进行。
直射日光、微波炉和太阳能热交换器都使用辐射来传输热能。
在太阳能热交换器中,太阳能通过太阳辐射来传递热能,因此将太阳光线直接聚焦在单元上,从而加热水管中的流体。
综上所述,热的传递方式有传导、对流和辐射三种类型。
每种方式的效果因物质的热导率、不同状态下的运动疏松度等因素而异。
当环境中不同种类的热传递方式都存在时,就需要适当地应用不同的方法进行调整,以使得热的传递效率更加高效。
对此,我们需要对于不同的传热方式有深入的认知,才能在实践中更好地运用这些知识。
小学科学,热传递三种方式篇一:热传递的三种形式人们都知道热传递有三种形式:辐射、传导、对流。
①?? 热传导:热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。
在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生。
各种物质的热传导性能不同,一般金属都是热的良导体,玻璃、木材、棉毛制品、羽毛、毛皮以及液体和气体都是热的不良导体,石棉的热传导性能极差,常作为绝热材料。
热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。
②?? 对流:液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。
对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体明显。
对流可分自然对流和强迫对流两种。
自然对流往往自然发生,是由于温度不均匀而引起的。
强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。
靠气体或液体的流动来传热的方式叫做对流。
③?? 热辐射:物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领,这种热传递的方式叫做热辐射。
热辐射虽然也是热传递的一种方式,但它和热传导、对流不同。
它能不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一系统。
热辐射以电磁辐射的形式发出能量,温度越高,辐射越强。
辐射的波长分布情况也随温度而变,如温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射,在500摄氏度以至更高的温度时,则顺次发射可见光以至紫外辐射。
热辐射是远距离传热的主要方式,如太阳的热量就是以热辐射的形式,经过宇宙空间再传给地球的。
高温物体直接向外发射热的现象叫做热辐射。
热的导体各种物体都能够传热,但是不同物质的传热本领不同。
容易传热的物体叫做热的良导体,不容易传热的物体叫做热的不良导体。
金属都是热的良导体。
瓷、木头和竹子、皮革、水都是不良导体。
金属中最善于传热的是银,其次是铜和铝.最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。
液体,除了水银外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热.散热器材料的选择散热片的制造材料是影响效能的重要因素,选择时必须加以注意!目前加工散热片所采用的金属材料与常见金属材料的热传导系数:金317 W/mK银429 W/mK铝401 W/mK铁237 W/mK铜48 W/mKAA6061型铝合金155 W/mKAA6063型铝合金201 W/mKADC12型铝合金96 W/mKAA1070型铝合金226 W/mKAA1050型铝合金209 W/mK热传导系数的单位为W/mK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(1K=1℃)时的热传导功率。
传热知识点总结一、传热的基本概念1. 热传递方式热传递是指热能从高温物体传递到低温物体的过程。
在自然界中,热传递有三种方式:传导、对流和辐射。
1)传导:是指热量在固体或液体内部通过分子的传递而进行传热的现象。
传导的速度取决于物体的热导率和温度梯度。
2)对流:是指热量通过流体内部的流动而进行传热的现象。
对流传热是一种辐射传热和传导传热的耦合方式。
3)辐射:是指热能在真空和空气中通过电磁波传递而进行传热的现象。
辐射传热不需要介质,能够在真空中进行传递。
2. 热传递规律根据热传递方式的不同,热传递规律也有所不同。
在传导传热中,热流密度与温度梯度成正比;在对流传热中,热流密度与温度差、流体性质和流体速度有关;在辐射传热中,表面辐射率与物体表面性质、温度和波长有关。
3. 热传递计算在工程设计中,通常需要计算物体的传热过程。
传热计算需要考虑传热方式、传热系数、温度梯度等因素,并且可以利用传热方程进行计算。
二、传热的机制1. 传导传热传导传热是通过颗粒内部的分子振动而进行热传递的过程。
传导传热取决于介质的热导率和温度梯度。
传导传热的传热率与温度梯度成正比,与距离成反比,通常可以用傅立叶传热定律进行描述。
2. 对流传热对流传热是通过流体内部的流动而进行热传递的过程。
对流传热的传热率与温度差、流体性质和流体速度有关。
对流传热还与流体的黏度、密度、导热系数等物性参数有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波在真空或空气中进行热传递的过程。
辐射传热的传热率与物体的表面性质、温度和波长有关。
辐射传热的计算通常需要考虑黑体辐射、灰体辐射等因素。
三、传热的数学模型1. 一维传热在一维情况下,传热可以用傅立叶传热方程进行描述。
该方程包括传热导数和传热系数两个物理量,并可以用来描述传导传热、对流传热和辐射传热。
2. 二维传热在二维情况下,传热可以用拉普拉斯传热方程进行描述。
该方程可以用来描述平板、圆柱、球体等形状的传热过程,并可以通过适当的边界条件进行求解。