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34第4章 传热_4-2 第二节 热传导解析

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传热学知识整理1-4章

传热学知识整理1-4章

绪论一、概念1. 传热学: 研究热量传递规律的科学。

2. 热量传递的基本方式: 热传导、热对流、热辐射。

3. 热传导(导热): 物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。

（纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。

）4. 热流密度：通过单位面积的热流量(W／m2)。

5．热对流: 由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。

热对流只发生在流体之中, 并伴随有导热现象。

6. 自然对流: 由于流体密度差引起的相对运功c7. 强制对流: 出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。

8. 对流换热：流体流过固体壁面时, 由于对流和导热的联合作用, 使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。

9. 辐射: 物体通过电磁波传播能量的方式。

10．热辐射: 由于热的原因, 物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。

11. 辐射换热：不直接接触的物体之间, 出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。

12. 传热过程；热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。

13．传热系数: 表征传热过程强烈程度的标尺, 数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度。

14. 单位面积上的传热热阻：单位面积上的导热热阻: 。

单位面积上的对流换热热阻:对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。

15. 导热系数是表征材料导热性能优劣的系数, 是一种物性参数, 不同材料的导热系数的数值不同, 即使是同一种材料, 其值还与温度等参数有关。

对于各向异性的材料, 还与方向有关。

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: 0.599；空气: 0.0259；保温材料: <0.14；水垢: 1-3；烟垢: 0.1-0.3。

16. 表面换热系数不是物性参数, 它与流体物性参数、流动状态、换热表面的形状、大小和布置等因素都有关。

17. 稳态传热过程（定常过程）：物体中各点温度不随时间而变。

第四版传热学第四章习题解答

第四版传热学第四章习题解答

第四章复习题1、 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。

2、 试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。

3、 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。

4、 第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数用差分公式表示来建立。

试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与优劣。

5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之．6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？8．有人对一阶导数()()()221,253x t t t xti n i n i n in ∆-+-≈∂∂++你能否判断这一表达式是否正确，为什么？ 一般性数值计算4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验公式及用无穷级数表示的分析解，也常用计算机来获得数值结果。

试用数值方法对Bi=0.1,1,10的三种情况计算下列特征方程的根:)6,2,1( =n n μ3,2,1,tan ==n Binn μμ并用计算机查明，当2.02≥=δτa Fo 时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计算中用前六项之和来替代）可能引起的误差。

Bi n n =μμtanFo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表：4-2、试用数值计算证实，对方程组⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=-+5223122321321321x x x x x x x x x用高斯-赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。

解：将上式写成下列迭代形式()()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧--=-+=--=2131323213212/1252/1x x x x x x x x x假设3,2xx 初值为0，迭代结果如下：迭代次数 0 1 2 3 41x 0 2.5 2.625 2.09375 2.63281252x 0 -0.75 0.4375 - 1.171875 1.261718253x 0 1.25 -0.0625 2.078125 -0.89453125显然，方程迭代过程发散因为迭代公式的选择应使每一个迭代变量的系数总大于或等于式中其他变量的系数绝对值代数和。

第4章传热复习资料

第4章传热复习资料

第4章 传 热传热是由于温度差而引起的能量转移，又称热量传递。

热量总是自动地由高温区传递到低温区。

1 传热的基本概念 1.1 传热的基本方式根据传热机理的不同,传热有以下3种基本方式： 热传导,热对流,热辐射2 热传导2．1 傅立叶导热定律与热导率 傅立叶（导热）定律：n T q ∂∂-=λ式中：q-热流密度，W/m 2；λ-导热系数（热导率），W/(m ·K)。

导热系数λ是物质的物性之一,表征物质导热能力的大小，它反映了导热的快慢，λ越大表示导热越快。

一般，λ金属>λ非金属固体>λ液体>λ气体(2)液体和气体的热导率 一般T ↑，λL ↓，λg ↑。

（水和甘油除外）2.2 通过单层壁的稳定热传导 2.2.1 单层平壁的稳定热传导温度仅沿x 方向变化，导热为一维热传导。

由傅立叶定律可写出：R T b T T q ∆=-=λ21或bT T S Q 21-=λ式中，R=b/λ，导热热阻，m 2•℃/W 2．3 通过多层壁的稳定热传导 2．3．1 多层平壁的稳定热传导稳定导热时，通过各层的热流密度相等，即：334322321121λλλb T T b T T b T T q -=-=-=将数学上的加比定律应用于上式，可得33221141λλλb b b T T q ++-=对于n 层平壁，有∑=+-=ni ii n b T T q 111λ多层平壁热传导的总推动力（总温度差）为各层温度差之和，总热阻为各层热阻之和。

3 对流传热3．1 牛顿冷却定律与对流传热系数Q=αS·ΔT结论：对流传热的热阻主要集中在滞流内层，因此，减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。

3．2 对流传热系数关联式的建立方法应用准数关联式应注意的事项：(1)公式的应用条件要在应用条件范围内使用这些经验公式。

(2)定性温度与特征尺寸定性温度：是指用于决定准数中各物性的温度，也就是准数关联式中指定的用来查取物性的温度。

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答习 题1. 如附图所示。

某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。

炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。

通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。

求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。

设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。

已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0求： 1δ＝？2δ＝？ 解： ∵δλT q ∆=∴1δ＝m q T T 22.0120090011003.1211=-⨯=-λ又∵33224234332322λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093.012.01200509002334222⋅=--=--=λδλδ得：∴m 10.018.0579.0579.022=⨯==λδ习题1附图 习题2附图2. 如附图所示。

为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。

求内壁温度t 1。

设炉壁由单层均质材料组成。

已知：T 2=300o C ，T 3=50o C求： T 1=？解： ∵δλδλ31323T T T Tq -=-=∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C3. 直径为Ø60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。

化工流体流动与传热4.3 对流传热概述

化工流体流动与传热4.3 对流传热概述

换热器任一截 面上热流体的 平均温度
换热器任一截 面上与热流体 相接触一侧的 壁温
17
2. 热边界层
λ dt λ dt ( )w = − ( )w 因此有 α = − T − Tw dy ∆t d y
上式为对流传热系数的另一定义式， 上式为对流传热系数的另一定义式，该式表 对于一定的流体和温度差， 明，对于一定的流体和温度差，只要知道壁面附 近的流体层的温度梯度， 近的流体层的温度梯度，就可由该式求得α。 热边界层的厚薄影响层内的温度分布， 热边界层的厚薄影响层内的温度分布，因而 影响温度梯度。当边界层内、 影响温度梯度。当边界层内、外侧的温度差一定 热边界层愈薄， 愈大， 时，热边界层愈薄，则(dt/dy)w愈大，因而α就 愈大。反之，则相反。 愈大。反之，则相反。
24
4.3.3 保温层的临界直径
dc
图4-15 保温层的临界直径
25
第 4 章 传热
4.1 概述 4.2 热传导 4.3 对流传热概述 4.4 传热过程计算
4.4.1 热量衡算
26
热平衡方程
假设换热器的热损失可忽略， 假设换热器的热损失可忽略 ， 则单位时间 内热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量。 内热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量。 对于换热器的微元面积d 对于换热器的微元面积 dS ， 其热量衡算式 可表示为
dQ = α i (T − Tw )dS i =
λ
b
(Tw − t w )dS m = α o (t w − t )dS o
或
T − Tw Tw − t w tw − t dQ = = = 1 b 1
α i dSi
λ dS m
α o dS o
dQ = K (T − t )dS

第四章 传热分析

第四章 传热分析

10
（三）傅立叶定律
t dQ dA n
式中 dQ ── 热传导速率，W或J/s；
dA ── 导热面积，m2；
t/n ── 温度梯度，℃/m或K/m；
── 导热系数，W/(m· ℃)或W/(m· K)。
负号表示传热方向与温度梯度方向相反
2018/10/11 11
二、热导率
dQ / dA q t / n t / n
2l (t1 t n 1 ) t1 t n 1 t1 t n 1 n ＝ n n层圆筒壁： Q＝ n 1 ri 1 bi ln Ri ri i 1 i i 1 i Ami i 1
多层圆筒壁改变每一层的位置，对传热有没有影响？（如何确 定层位置）
2018/10/11 26
三、两流体通过间壁换热过程 （一）间壁式换热器
热流体T1
t2
冷流体t1
T2
夹套式换热器
2018/10/11
4
（二）传热速率与热流密度 传热速率Q（热流量）：单位时间内通过换热器的
整个传热面传递的热量，单位 J/s或W。
热流密度q （热通量） ：单位时间内通过单位传
热面积传递的热量，单位 J/(s. m2)或W/m2。
Q q A
2018/10/11 5
（三）稳态与非稳态传热 非稳态传热 Q , q, t f x , y , z , 稳态传热
Q , q, t f x , y , z
t 0
2018/10/11
6
（四）两流体通过间壁的传热过程
T1 t2
(1)热 流 体 管 壁 内 侧
L u

反映流体的流动状态 对对流传热的影响

工程热力学和传热学课后题答案


第2章课后题答案解析
简答题
简述热力学第一定律的实质和应用。
计算题
计算一定质量的水在常压下从100°C冷却 到0°C所需吸收的热量。
答案
热力学第一定律的实质是能量守恒定律在 封闭系统中的表现。应用包括计算系统内 能的变化、热量和功的相互转换等。
答案
$Q = mC(T_2 - T_1) = 1000gtimes 4.18J/(gcdot {^circ}C)times (0^circ C 100^circ C) = -418000J$
工程热力学和传热学课后题答 案
目
CONTENCT
录
• 热力学基本概念 • 气体性质和热力学关系 • 热力学应用 • 传热学基础 • 传热学应用 • 习题答案解析
01
热力学基本概念
热力学第一定律
总结词
能量守恒定律
详细描述
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述，它指出系统能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的 能量。在封闭系统中，能量的总量保持不变。
热力学第二定律
总结词：熵增原理
详细描述：熵增原理指出，在一个孤 立系统中，自发反应总是向着熵增加 的方向进行，而不是减少。这意味着 孤立系统中的反应总是向着更加无序、 混乱的方向进行。
热力过程
总结词：等温过程 总结词：绝热过程 总结词：等压过程
详细描述：等温过程是指系统温度保持不变的过程。在 等温过程中，系统吸收或释放的热量全部用于改变系统 的状态，而不会引起系统温度的变化。
热力过程分析
总结词
热力过程分析是研究系统在热力学过程 中的能量转换和传递的过程，包括等温 过程、绝热过程、多变过程等。
VS
详细描述
等温过程是指在过程中温度保持恒定的过 程，如等温膨胀或等温压缩。绝热过程是 指在过程中系统与外界没有热量交换的过 程，如火箭推进或制冷机工作。多变过程 是指实际气体在非等温、非等压过程中的 变化过程，通常用多变指数来表示压力随 温度的变化关系。

食品工程原理复习资料-重要公式总结

目录第1章流体流动与输送设备第一节流体静力学·····················································第二节流体动力学····················································第三节管内流体流动现象··············································第四节流体流动阻力··················································第五节管路计算······················································第六节流速与流量的测量··············································第七节流体输送设备··················································第2章传热······························································第一节概述·····························································第二节热传导···························································第三节对流传热·························································第四节传热计算·························································第五节对流传热系数关联式···············································第六节辐射传热························································第七节换热器··························································第4章非均相物系分离·····················································第一节概述···························································第二节颗粒沉降·······················································第三节过滤····························································第四节过程强化与展望·················································第5章干燥······························································第一节概述·····························································第二节湿空气的性质及湿度图·············································第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算·····································第四节干燥速率和干燥时间···············································第五节干燥器···························································第六节过程强化与展望···················································第1章 流体流动与输送设备第一节 流体静力学流体静力学主要研究流体处于静止时各种物理量的变化规律。

热平衡与热能传递


辐射传热的实例分析
实际案例研 究
光伏系统和燃烧 炉的传热效率比
较
未来发展
新材料和技术对 辐射传热的影响
模拟分析
计算机模型对传 热机理的模拟验
证
辐射传热的未来发展
随着科技的不断进步，辐射传热在能源利用、工 业生产和医疗领域的应用前景广阔。未来，将会 有更多创新性的解决方案出现，提高传热效率， 减少能源浪费，推动社会可持续发展。
个人感悟
理解与体会
深入探讨热平衡 与传热知识
未来规划
在热平衡与传热 领域的职业发展
方向
学习收获
掌握了热平衡与 传热技术的核心
要点
参考文献
经典著作
《热力学基础》 《传热学》 《热力学与传热导论》
期刊论文
《传热学报》 《热力学研究》 《工程热物理学报》
网络资源
热平衡与传热领域权威网 站 学术论坛 在线研究报告
● 03
第3章 辐射传热
辐射传热机制
01 基本原理
热能通过辐射传递
02 黑体辐射
理想的吸收和辐射能力
03 灰体辐射
非完全吸收和辐射能力
辐射传热模型
辐射传热方程
斯特藩-玻尔兹曼定律 普朗克分布律 基尔霍夫定律
数学模型
辐射传热速率计算方法 传热表面积和温度关系 传热介质特性考虑
实验验证
实验室辐射传热测试 热成像仪器应用 实际工程案例分析
模拟研究
通过数值模拟方法研究对 流传热效果
未来展望
对流传热技术在节能环保 领域的未来发展
结语
通过本章内容的学习，我们深入了解了对流传热 的机制、方程、应用及实例分析。对流传热作为 一种重要的热传递方式，在工程实践中具有广泛 的应用，对于提高能源利用效率、优化工艺流程 具有重要意义。希望未来能有更多创新性的研究 和实践，推动对流传热技术的发展。

化工原理上第4章传热4


总发射系数 C12
C0 11
1
1

1 1

1
1 2
C1 C2 C0
一般形式：
12

C12A(1T010
)4

( T2 100
)
4

φ ：角系数 (总能量被壁面拦截分率)。 φ =f (两壁面形状，大小，相对位置，距离等） 几种简单情况的角系数(见P285表4.5.2，图4.5.5)

0.64
L d0

液体沸腾传热及其影响因素 沸腾: 沸腾时，液体内部有气泡产生，
气泡产生和运动情况，对h影响极大。
沸腾分类： ① 按设备尺寸和形状不同
池式沸腾（大容积饱和沸腾）
强制对流沸腾（有复杂的两相流） ② 按液体主体温度不同
过冷沸腾：液体主体温度t < ts， 气泡进入液体主体后冷凝。
本节解决的问题：
（1）何谓热辐射 （2）辐射传热的基本概念、特点 （3）辐射传热的基本规律 （4）辐射传热的传热量计算
吸收辐射能
发射辐射能
4.5.1 辐射传热基本概念 (1) 热辐射
绝对温度大于0的物体，都不停地以电磁波的形式向外辐射能量。 同时不断吸收来自外界的辐射能。 物体以电磁波的形式向外发射能量的过程,称为热辐射。 一定波长内(0.4-40μm，主要是可见光和红外光) ，具有热效应。
4.5.5 复合传热与设备热损失的计算
(1) 复合传热
指：同时存在两种以上传热方式的综合传热现象。
例：设备表面的热损失，对流 + 热辐射
间壁换热过程中，对流 + 导热
(2) 设备热损失计算 热损失： c (对流) R (辐射)
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4、用砂锅煮食物，食物煮好后，让砂锅离开火炉， 食物将在锅内继续沸腾一会儿。这是因为砂锅离开 火炉时，砂锅底的温度高于100℃，而锅内食物为 100℃，离开火炉后，锅内食物能从锅底吸收热量， 继续沸腾，直到锅底的温度降为100℃为止。 5、用高压锅煮食物熟得快些。主要是增大了锅内气 压，提高了水的沸点，即提高了煮食物的温度。 6、夏天自来水管壁大量“出汗”，常是下雨的征兆。 自来水管“出汗”并不是管内的水渗漏，而是自来 水管大都埋在地下，水的温度较低，空气中的水蒸 气接触水管，就会放出热量液化成小水滴附在外壁 上。如果管壁大量“出汗”，说明空气中水蒸气含 量较高，湿度较大，这正是下雨的前兆。
Q
t1
t2
Q
1 1 A
t1

2 2 A
t 2

3 3 A
t 3
t3 b3 3 A 3
t2 t 3
t4
和比定理：Q
3 1 2 1 A 2 A 3 A
t1 t 2 t3
x/m
多层平壁稳态导热温度分布
t1 t 4 Q 3 1 2 1 A 2 A 3 A
二、与力学知识有关的现象
1、电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器，水面总是相平 的。 2、菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积，增大压强。 3、菜刀的刀刃有油，为的是在切菜时，使接触面光滑， 减小摩擦。 4、菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹，使接触 面粗糙，增大摩擦。 5、火铲送煤时，是利用煤的惯性将煤送入火炉。 6、往保温瓶里倒开水，根据声音知水量高低。由于水 量增多，空气柱的长度减小，振动频率增大，音调升高。 7、磨菜刀时要不断浇水，是因为菜刀与石头摩擦做功 产生热使刀的内能增加，温度升高，刀口硬度变小，刀口不 利；浇水是利用热传递使菜刀内能减小，温度降低，不会升 至过高。
输入热流率 输出热流率 热量积累率
x/ m 单层平壁的稳态热传导
对稳态传热：
输入热流率 输出热流率
dt 傅立叶定律： Q A dx
导热系数视为常数， 定积分：Q


0
dx A dt
t1
t2
t1 t2 t A 得： Q (t 2 t1 ) R
（二）与物体状态变化有关的现象 1、液化气是在常温下用压缩体积的方法使气体 液化再装入钢罐中的；使用时，通过减压阀，液化气 的压强降低，由液态变为气态，进入灶中燃烧。 2、用焊锡的铁壶烧水，壶烧不坏，若不装水， 把它放在火上一会儿就烧坏了。这是因为水的沸点在 1标准大气压下是100℃，锡的熔点是232℃，装水烧 时，只要水不干，壶的温度不会明显超过100℃，达 不到锡的熔点，更达不到铁的熔点，故壶烧不坏。若 不装水在火上烧，不一会儿壶的温度就会达到锡的熔 点，焊锡熔化，壶就烧坏了。 3、烧水或煮食物时，喷出的水蒸气比热水、热 汤烫伤更严重。因为水蒸气变成同温度的热水、热汤 时要放出大量的热量（液化热）。
复习
1、傅立叶定律
2、导热系数
dt Q A dn
/ m K） （1）单位 W （
（2）是物质的物性
（3）金属 非金属 液体 气体
二、通过平壁的定常热传导
1、 单层平壁的稳态热传导 条件：Fra bibliotek壁、一维稳态导热
t /℃
t1 Q t2
内容：热流量计算、温度分布
对平壁做热量衡算：
dt dt Q A (2rL) dr dr
分离变量积分：
t1 t 2 t1 t 2 t Q 2L r2 r2 ln ln （ / 2L ) R r1 r1
r2
r1 λ t1
t2
ln( r2 / r1 ) 其中， R 2L
单层圆筒壁的导热
2L (r2 r1 ) (t1 t2 ) 2 rm L (t1 t2 ) 变形：Q r ln 2 (r2 r1 ) r1
一、热凉粥或冷饭时，锅内发出”扑嘟、扑嘟” 声音， 并不断冒出气泡来，但一尝，粥或饭并不热，这为什
么？ 把凉粥或饭烧热与烧开水是不一样的。虽然水是 热的不良身体，对热的传导速度很慢，但水具有很 好的流动性。当锅底的水受热时，它就要膨胀，密 度减小就上浮，周围的凉水就流过来填补，通过这 种对流，就把锅底的热不断地传递到水的各部分而 使水变热。而凉粥或饭，既流动性差又不易传导热。 所以，当锅底的粥或饭吸热后，温度就很快上升， 但却不能很快地向上或四周流动，大量的热就集中 在锅底而将锅底的粥烧焦。因热很难传到粥的上面， 所以上面的粥依然是凉的。加热凉粥或饭时，要在 锅里多加一些水，使粥变稀，增强它的流动性。此 外，还要勤搅拌，强制进行对流，这样可将粥进行 均匀加热。
10、当锅烧得温度较高时，洒点水在锅内，就 发出“吱、吱”的声音，并冒出大量的“白 气”。这是因为水先迅速汽化后又液化，并 发出“吱、吱”的响声。 11、当汤煮沸要溢出锅时，迅速向锅内加冷水 或扬（舀）起汤，可使汤的温度降至沸点以 下。加冷水，冷水温度低于沸腾的汤的温度， 混合后，冷水吸热，汤放热。把汤扬起的过 程中，由于空气比汤温度低，汤放出热，温 度降低，倒入锅内后，它又从沸汤中吸热， 使锅中汤温度降低。
厨房中的物理知识
一、与电学知识有关的现象
1、电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用 电能转化为内能，都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水 的。 2、排气扇（抽油烟机）利用电能转化为机械能，利 用空气对流进行空气变换。 3、电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头，插入三孔 插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。 4、微波炉加热均匀，热效率高，卫生无污染。加热 原理是利用电能转化为电磁能，再将电磁能转化为内 能。 5、厨房中的电灯，利用电流的热效应工作，将电能 转化为内能和光能。 6、厨房的炉灶（蜂窝煤灶，液化气灶，煤灶，柴灶） 是将化学能转化为内能，即燃料燃烧放出热量。
三、与热学知识有关的现象
（一）与热学中的热膨胀和热传递有关的现象 1、使用炉灶烧水或炒菜，要使锅底放在火苗的外焰， 不要让锅底压住火头，可使锅的温度升高快，是因为火苗 的外焰温度高。 2、锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成， 是因为木料是热的不良导体，以便在烹任过程中不烫 手。 3、炉灶上方安装排风扇，是为了加快空气对流，使 厨房油烟及时排出去，避免污染空间。 4、滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。这是因为砂锅是 热的不良导体，烫砂锅放在湿地上时，砂锅外壁迅速放热 收缩而内壁温度降低慢，砂锅内外收缩不均匀，故易破 裂。 5、往保温瓶灌开水时，不灌满能更好地保温。因为 未灌满时，瓶口有一层空气，是热的不良导体，能更好地 防止热量散失。
与平壁稳态热传导相比，
相同点：一维稳态导热，Q=常数 不同点：
r2
r1 λ t1
①
②
热流方向（径向）
传热面积沿径向不同 Ar 2rL
t2
③ 热通量(q Q / A)径向不同
2r1q1 2r2 q2
q1 q2 q3
单层圆筒壁的导热
1、单层圆筒壁热传导
沿径向取一小薄层，由傅立叶定律：
6、炒菜主要是利用热传导方式传热，煮饭、 烧水等主要是利用对流方式传热的。 7、冬季从保温瓶里倒出一些开水，盖紧瓶塞时， 常会看到瓶塞马上跳一下。这是因为随着开水倒出， 进入一些冷空气，瓶塞塞紧后，进入的冷空气受热 很快膨胀，压强增大，从而推开瓶塞。 8、冬季刚出锅的热汤，看到汤面没有热气，好 像汤不烫，但喝起来却很烫，是因为汤面上有一层 油阻碍了汤内热量散失（水分蒸发）。 9、冬天或气温很低时，往玻璃杯中倒入沸水， 应当先用少量的沸水预热一下杯子，以防止玻璃杯 内外温差过大，内壁热膨胀受到外壁阻碍产生力， 致使杯破裂。 10、煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿， 容易剥壳。因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩， 但它们收缩的程度不一样，从而使两者脱离。
重点
A
传热推动力（温差） 传热阻力（热阻）
热通量q(平壁导热通量）
式4-3通常也可以表达为q=Q/A
t1 t2 t A 得： Q (t 2 t1 ) R
A

平壁内的温度分布：
Q 由： dt dx A
Q 不定积分得： t xC A
例 4-2
结论：
在多层平壁定常导热过程中，各层壁的 温差与其热阻成正比，哪层热阻大，哪层温 差一定大。
举例
经过两层平壁的稳定热传导，温
t1 t2 t3
度分布如左图所示
问：平壁a和b热阻的大小关系？ Ra> Rb 若a和b的厚度相等，则a和b的
a b
导热系数的大小关系？
λa< λb
三、圆筒壁的稳态热传导
t R
i
i
多层平壁导热是一种串联的导热过程，串联导 热过程的推动力为各分过程温度差之和，即总温度 差，总热阻为各分过程热阻之和，也就是串联电阻 叠加原则。
例 4-2
某炉壁由内向外依次为耐火砖、保温砖和普通建
筑砖组成，耐火砖λ1 =1.4W/（m.k）, δ1= 220mm;保温砖λ2 =0.15W/ （m.k）, δ2= 120mm;普通建筑砖 λ3 =0.8W/ （m.k）, δ3= 230mm。已测得炉壁内、外表面温度为900℃和 60 ℃ ，求单位面积的热损失和各层间接触面的 温度。
r 2 r1 对数平均半径： rm r2 ln r1
热流量：Q t1 t 2
Am
t r2 ln /(2L ) R r1
t1 t 2
当r2/r1≤2时可用算术平均值代替对数平均值
2、 多层圆筒壁热传导
t t1 t 4 t1 t4 i Q ln(r2 / r1 ) ln(r3 / r2 ) ln(r4 / r3 ) R 3 1 2 i 2L1 2L2 2L3 1 Am1 2 Am 2 3 Am3
（三）与热学中的分子热运动有关的现象 1、腌菜往往要半月才会变咸，而炒菜时加 盐几分钟就变咸了，这是因为温度越高，盐的 离子运动越快的缘故。 2、长期堆煤的墙角处，若用小刀从墙上刮 去一薄层，可看见里面呈黑色，这是因为分子 永不停息地做无规则的运动，在长期堆煤的墙 角处，由于煤分子扩散到墙内，所以刮去一层， 仍可看到里面呈黑色。