热工基础热量传导的基本方式

简述三种传热基本方式及其传热基本原理
三种传热基本方式及其传热基本原理如下：
一、热传导。

热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。

二、热辐射。

热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。

热量传递的3种方式之一。

一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。

热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。

由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。

三、热对流。

热对流是热传递的重要形式，它是影响火灾发展的主要因素：
1、高温热气流能加热在它流经途中的可燃物，引起新的燃烧。

2、热气流能够往任何方向传递热量，特别是向上传播，能引起上层楼板、天花板燃烧。

3、通过通风口进行热对流，使新鲜空气不断流进燃烧区，供应持续燃烧。

第一章1、平衡状态定义：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间变化而变化的状态。

平衡与均匀：均匀一定平衡、平衡不一定均匀平衡与稳定：稳定不一定平衡，平衡一定稳定特点：平衡状态具有确定的状态参数。

工程热力学只研究系统平衡状态的原因：平衡状态概念的提出，使整个系统可用一组统一的、并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使热力分析大为简化。

2、状态参数状态参数是定量描述工质状态的状态量。

其性质是状态参数的变化量只取决于给定的初、终状态，与变化过程的路径无关。

如果系统经历一系列状态变化又返回初态，其所有状态参数的变化量为零。

六个基本状态参数：P V T内能焓熵3、准平衡过程定义：由一系列连续的准平衡态组成的过程称为准平衡过程，又称准静态过程。

实现条件：（1）推动过程进行的势差（压差、温差）无限小；（2）驰豫时间短，即系统从不平衡到平衡的驰豫时间远小于过程进行所用的时间。

特点：系统内外势差足够小，过程进行得足够慢，而热力系恢复平衡的速度很快，所以工程上的大多数过程都可以作为准平衡过程进行分析。

建立准平衡过程概念的好处：（1）可以用确定的状态参数描述过程；（2）可以在参数坐标图上用一条连续曲线表示过程。

4、可逆过程准平衡过程概念的提出只是为了描述系统的热力过程，但为了计算系统与外界交换的功量和热量，就必须引出可逆过程的概念。

定义：过程能沿原路径逆向进行，并且系统与外界同时返回原态而不留下任何变化。

实现条件：在满足准平衡过程条件下，还要求过程中无任何耗散效应（通过摩擦、电阻、磁阻等使功变为热的效应）建立可逆过程概念的好处：（1）由于可逆过程系统内外的势差无限小，可以认为系统内部的压力、温度与外界近似相等，因此可以用系统内的参数代替复杂、未知的外界参数，从而简化问题，使实际过程的计算成为可能，即先把实际过程当作可逆过程进行分析计算，然后再用由实验得出的经验系数加以修正；（2）由于可逆过程是没有任何能量损失的理想过程，因此，它给出了热力设备和装置能量转换的理想极限，为实际过程的改善指明了方向。

1—1热量传递有三种基本方式，它们是( )。

A.吸热、防热、蓄热B。

导热、吸热、放热C.导热、对流、辐射D。

吸热、蓄热、导热提示:热量传递的三种基本方式是导热、对流、辐射。

答案:C1-2热量传递有三种基本方式，他们是导热、对流和辐射。

关于热量传递下面哪个说法是不正确的？( ）A。

存在着温度差的地方,就发生热量传递B。

两个相互不直接接触的物体间，不可能发生热量传递C.对流传热发生在流体之中D。

密实的固体中的热量传递只有导热一种方式提示:两个相互不直接接触的物体间，可以辐射的方式发生热量传递。

答案：B1—3关于保温材料的导热系数的叙述,下述哪一项是正确的?( )A.保温材料的导热系数随材料厚度的增大而减小B。

保温材料的导热系数不随材料使用地域的改变而改变C.保温材料的导热系数随湿度的增大而增大D。

保温材料的导热系数随干密度的减小而减小提示：保温材料的导热系数随湿度的增加而增大，随温度的升高而增大,有些保温材料的导热系数随干密度减小,导热系数先减小,然后会增大。

答案：C1-4“导热系数”是指在稳态条件下,在以下哪种情况时,通过lm2截面积在lh内由导热方式传递的热量?（)A。

材料层厚度为1m，两侧空气温度差为1℃B.围护结构内外表面温度差为1℃C.围护结构两侧空气温度差为1℃D.材料层厚度为lm,两侧表面温度差为1℃提示:“导热系数"是指在稳态条件下，材料层厚度为1m,材料层两侧表面温度差为注:“建筑物理”模拟题均为一级注册建筑师使用。

1℃时,在1h内通过lm2截面积由导热方式传递的热量.答案:D1—5下列物理量的单位，（)是错误的.A。

导热系数［W/（m·K)］ B.比热容［KJ/(Kg·K)]C.传热阻[（m·K）/W］D。

传热系数[W/(m2·K）]提示：传热阻的单位应是m2·K/W。

答案：C1—6下列材料导热系数由大到小排列正确的是(）。

热力学基础热量传递方式在我们的日常生活和各种工业生产过程中，热量传递是一个极其常见且至关重要的现象。

从我们冬天取暖时感受到的温暖，到汽车发动机的冷却，再到电子设备的散热，热量传递都在默默地发挥着作用。

那么，热量传递到底有哪些方式呢？让我们一起来深入了解一下。

热量传递主要有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。

首先来说说热传导。

热传导是指由于物体内部或物体之间存在温度差，使得热量从高温处向低温处传递的过程。

这就好比是一群人排队传递物品，排在前面的人把物品递给后面的人，依次传递下去。

在固体中，热传导主要是通过自由电子的运动和晶格的振动来实现的。

比如，我们拿着一根金属棒的一端，在另一端用火加热，很快就能感觉到这一端也变热了，这就是热传导的作用。

不同的材料热传导的性能也不一样，像金属通常是热的良导体，而木材、塑料等则是热的不良导体。

热对流则是指由于流体的宏观运动而引起的热量传递现象。

这里的流体包括气体和液体。

想象一下烧开水的场景，水在锅里受热后会产生对流，底部的热水向上流动，上部的冷水向下流动，从而形成了循环，使得整锅水逐渐升温。

热对流又可以分为自然对流和强制对流。

自然对流是由于流体内部温度不均匀而引起的密度差异，从而产生的流动。

比如，室内空气的流动就是一种自然对流，靠近暖气片的空气受热上升，冷空气则从下方补充进来。

强制对流则是通过外部力量，如风扇、水泵等，迫使流体流动来加强热量传递。

例如，汽车发动机的水冷系统就是通过水泵让冷却液强制循环来带走热量的。

接下来是热辐射。

热辐射是物体由于自身温度而向外发射电磁波来传递能量的过程。

与热传导和热对流不同，热辐射不需要任何介质，可以在真空中进行。

太阳的能量就是通过热辐射传递到地球上的。

任何物体，只要其温度高于绝对零度，就会不停地向外辐射热量。

而且，物体的温度越高，辐射的能量就越大，波长就越短。

比如，烧红的铁块会发出明亮的光，就是因为它的温度高，辐射出了大量的可见光。

《热工基础》----传热学篇（Heat Transfer）§7-2传热过程7.2传热过程7.2.1 传热过程和传热方程传热过程：指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。

传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:高温流体低温流体固体壁(1)热量从高温流体以对流换热的方式传给壁面；(2)热量从一侧壁面以导热的方式传递到另一侧壁面；(3)热量从低温流体侧壁面以对流换热的方式传给低温流体。

通过平壁的稳态传热过程假设：t f1、t f2、h 1、h 2不随时间变化；λ为常数。

（1）左侧的对流换热（2）平壁的导热Φt w2t w1δxt Φh 1t f1h 2t f2Φ=-=-=-ΦAh t t t t Ah t t R h ()11f1w1f1w11f1w11=-=-=-()w1w 2w1w2w1w 2ΦA t t t t A t t R λδδλλΦt w2t w1δxt Φh 1t f1h 2t f2Φ（3）右侧的对流换热在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得式中，R k 称为传热热阻。

传热热阻网络：t w1t w2t f1t f2R h 1R h 2R λ=-=-=-ΦAh t t t t Ah t t R h ()12w 2f 2w 2f 22w2f 22δλλ=-++=-++=-11f1f 212f1f 212f1f 2Φt t Ah A Ah t t R R R t t R h h kΦt w2t w1δxtΦh 1t f1h 2t f2Φ传热系数将传热热流量的计算公式写成k 称为传热系数，单位为W/(m 2·K)，∆t 为传热温差。

通过单位面积平壁的热流密度为可以很容易求得通过平壁的热流量Φ、热流密度q 及壁面温度t w1、t w2。

δλ=-=-++q k t t t t h h ()11f1f 2f1f 212δλf1f 212f1f 2()11()=-++=-=∆ΦA t t h h Ak t t Ak t例题1：已知墙厚200mm ，室内空气温度为20℃，室外空气温度为-10℃；砖墙导热系数λ=0.95W/(m.K)，室内空气对墙面的对流传热系数h 1=8W/(m 2.K),室外空气对墙面的对流传热系数h 2=22W/(m 2.K),试求：(1)室内外空气通过单位砖墙传递的热量和砖墙内表面的温度；(2)若室内空气的相对湿度为60%，问内墙上是否会结露？解：(1)通过单位面积砖墙传递的热量为δλq t t h h =-++=︒--︒++=1120C (10)C 18W/(m .K)0.2m 0.95W/(m.K)122W/(m .K)78.74W/mf1f 212222砖墙内表面的温度(2)查水蒸气附表，温度为20℃时，p s =2.339kPat t q h =-=︒︒=︒w1f112220C -78.74W/m8W/(m .C)10.01C ϕp p ==⨯=v s 0.6 2.339kPa 1.403kPa与此对应饱和温度，即露点为12℃>10.01℃，所以墙面发生结露复合换热的定义：两种或三种热量传递方式同时起作用的换热现象。

热力学基础热量传递方式在我们的日常生活和众多的工业应用中，热量传递是一个极为常见但又至关重要的现象。

无论是冬天里我们依靠暖气取暖，还是汽车发动机的散热，又或者是电子设备运行时的发热与冷却，都涉及到热量的传递。

那么，热量究竟是如何传递的呢？这就要说到热力学基础中的热量传递方式，主要有热传导、热对流和热辐射三种。

首先，我们来了解一下热传导。

热传导是指由于物体内部或者两个直接接触的物体之间存在温度差，从而导致热量从高温处向低温处传递的过程。

这就好比是一排排列整齐的多米诺骨牌，当我们推倒一端的骨牌时，力量会依次传递到后面的骨牌，使其依次倒下。

在热传导中，热量就像这个力量，从温度高的区域逐渐向温度低的区域传递。

热传导的发生需要有介质，而且这个介质的热导率会直接影响热传导的效率。

不同的材料具有不同的热导率，比如金属通常是良好的热导体，而空气、塑料等则是热的不良导体。

这也是为什么我们用金属锅来做饭，因为金属能够快速地将炉火的热量传导给食物；而在保温杯的设计中，会采用多层真空结构来减少热传导，从而保持饮品的温度。

接下来，是热对流。

热对流是指由于流体（液体或气体）的宏观运动而引起的热量传递过程。

想象一下，当我们烧开一锅水时，锅底的水受热后密度变小而上升，周围较冷的水则下沉补充，形成一个循环流动，热量就在这个流动过程中被传递。

热对流分为自然对流和强制对流。

自然对流是由于流体内部温度不均匀而自然产生的流动，比如上述烧开水的例子。

而强制对流则是通过外部力量，如风扇、水泵等，迫使流体流动来加强热量传递。

在汽车的冷却系统中，水泵驱动冷却液在发动机和散热器之间循环流动，就是典型的强制对流。

在空调系统中，风扇促使空气流动，实现室内的热量交换，也是利用了热对流的原理。

最后，我们要说的是热辐射。

热辐射是一种不需要介质、通过电磁波传递能量的方式。

与热传导和热对流不同，热辐射可以在真空中进行。

太阳向地球传递热量就是通过热辐射实现的，因为太空中几乎是真空的，没有介质可以进行热传导和热对流。

热量传递的基本方式和公式热量传递是热力学中非常重要的一个概念，它是指热量从高温区域到低温区域的传输过程。

具体而言，热量传递是通过能量传递的方式，将高温物质的热量转移到低温物质中的过程。

在这个过程中，温度差是推动热量传递的主要因素。

在本文中，我们将探讨热量传递的基本方式和公式。

1. 热传导热传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传输的过程。

物体内部分子的平均动能（温度）差异导致热量传递的不均匀分布。

热传导有三个主要因素：物质的热导率、物体的厚度和温度差。

热传导的基本方程式可以用傅氏定律表示为：q = -kA(dT/dx)其中q代表单位时间内的热量传导量，k代表热导率，A代表传热面积，dT/dx是温度梯度。

根据热传导方程，可以得出热量传递的速率与温度梯度成正比，与热导率和传热表面积成反比。

因此，在实际应用中，可以通过改变材料或者调整温度差来控制热传导的速率。

2. 热对流热对流是指热量通过流体介质的对流传输的过程。

在热对流过程中，物体表面所处的流体介质被加热后产生的热胀冷缩现象导致流体产生对流运动。

热传导方程中的温度梯度被温度差和流体的热扩散率代替，由于在对流过程中，传热面积难以精确测量，因此，热对流的传热速率通常根据下列的涡度传热公式进行计算：q = hA(Ts - T∞)其中q代表单位时间内的热量传递量，h代表表面传热系数，A 代表传热面积，Ts代表表面温度，T∞代表流体的自由温度。

涡度传热公式适用于低速流体和对流区域不是很大的情况。

3. 热辐射热辐射是指热量通过电磁波的传输机制传输的过程。

热辐射是一种没有传质物质的热量传递方式，在宇宙中的传热过程中非常重要。

热辐射传热速率取决于热辐射强度和传热面积。

通常来说，热辐射强度和温度的4次方成正比，表面之间的热辐射率和表面温度差的第4次方成正比。

总之，热量传递是自然界中一种常见的现象，在许多工业和科学领域中都有广泛的应用。

热传导、热对流和热辐射是三种基本的热量传递机制，在不同的情况下都有各自特点和适用范围，正确选择适当的传热机制对于提高传热效率至关重要。

工程热力学与传热学第八章热量传递的基本方式典型问题分析典型问题一.基本概念分析1冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感到更冷些？2在有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20℃，夏天只需穿衬衫，但冬天穿衬衫会感到冷，这是为什么？3利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？4试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内流体为热水为例。

二.计算题分析1.一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热系数为1.05W/(m.K)，中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为2.60x10-2W/(m.K)。

室内空气温度为25℃。

表面传热系数为20W/(m2.K)，室外空气温度为-10℃，表面传热系数为15W/(m2.K)，试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较。

假定在两种情况下，室内，外温度及表面传热系数相同。

2.一外径为0.3m，壁厚为5mm的圆管，长为5m，外表面平均温度为80℃，200℃的空气在管外横向掠过，表面传热系数为80W/（m2.K），入口温度为20℃的水以0.1m/s的平均速度在管内流动。

如果过程处于稳态，试确定水的出口温度。

水的比定压热容为4181J/（kg.K），密度为980kg/m3。

分析解答一.基本概念分析解答1.答：假定人体表面温度相同时，人体的散热在有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自然对流换热（不考虑热辐射或假定热辐射相同时）。

而空气的强制对流换热强度要比自然对流强烈。

因此在有风时从人体带走的热量更多，所以感到更冷一些。

2.答：首先，冬天和夏天的最大区别是室外温度的不同。

夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是由室外传向室内。

而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。

因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。

因此尽管冬季室内温度比夏季略高，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热要比夏季高很多，根据人体对冷的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些。

热量传递与热力学第一定律热量（heat）是能量的一种传递形式，可以通过热传导、热对流和热辐射等方式传递。

热力学第一定律则是描述了能量守恒的基本原理。

本文将介绍热量的传递方式以及热力学第一定律的基本概念和应用。

I. 热量的传递方式热量可以通过三种主要的传递方式进行。

1. 热传导（Conduction）热传导是指热量通过固体或均匀的物质传递的过程。

在固体中，热量通过原子或分子之间的碰撞传递，导热性能高的物质能够更快地传导热量。

2. 热对流（Convection）热对流是指热量通过流体（气体或液体）的移动而传递的过程。

当流体受热后，其密度会减小，从而形成密度梯度并引起流动。

这种流动会带走热量，使流体中的热能均匀分布。

3. 热辐射（Radiation）热辐射是指热量通过电磁波的传播而传递的过程。

所有物体在温度高于绝对零度时都会发射热辐射，该辐射能够在真空中传播。

热辐射不需要介质，因此，它可以在没有空气的情况下传递热量。

II. 热力学第一定律的基本概念热力学第一定律（也称能量守恒定律）是热力学的基本原理之一。

它可以用来描述系统中能量的转化和守恒关系。

热力学第一定律的表达式为：△U = Q - W其中，△U表示系统的内能变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。

根据热力学第一定律，当一个系统吸收热量时，系统的内能会增加；当一个系统做功时，系统的内能会减少；当一个系统既吸收热量又做功时，内能的变化取决于两者之间的相对大小。

III. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在实际应用中有着广泛的应用。

1. 热机效率的计算根据热力学第一定律，热机效率可以通过以下公式计算：η = 1 - Qc/Qh其中，η表示热机的效率，Qc表示热机释放的热量，Qh表示热机吸收的热量。

这个公式显示了热机从热源吸热，然后将一部分热量转化为机械功，最后释放剩余的热量到冷源的过程。

2. 热传导率的计算热传导率描述了物质传导热量的能力。