天津大学传热学课件

1A 1 (T 1 4T 2 4) （ 1-9 ）
§1-3 传热过程和传热系数
一、传热过程 1 、概念
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。
2 、传热过程的组成 传热过程一般包括串联着的三个环节组成， 即：
① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。
二、对流
1 、基本概念
1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使 流体各部分之间发生相对位移，冷热流体 相互掺混所引起的热量传递过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的 热量传递过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分：有
第一章
绪
论
§1-0 概 述
一、基本概念
❖ 1 、传热学 ❖ 传热学是研究热量传递规律的学科。 ❖ 1)物体内只要存在温差，就有热量从物
体的高温部分传向低温部分； ❖ 2)物物体。
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
t f1 tw1
Ah 1
tw1 tw2 A /
t w 2 t f 2 Ah 2
（d） （e） （f）
三式相加，整理可得:
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
也可以表示成:
（1-10）
A(tkf1tf2)A k t （1-11）
式中， k称为传热系数，单位为
。
W/ m2K
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏 观表象。
⑥ 物体的辐射能力与其温度性质有关。这 是热辐射区别于导热，对流的基本特点。

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
★ 对流传热实例：
管内流动传热
管外流动传热
§1.2 热量传递的三种基本方式
(3)对流传热的基本计算公式：牛顿冷却定律
— 热流量[W]，单位时间传递的热量
Convection heat transfer coefficient
传热学 Heat transfer
传热学 Heat transfer
传热学 Heat transfer
第一章热量传递的基本理论
❖1.1 传热学的研究对象及其应用 ❖1.2 三种基本的传热方式及基本定律 ❖1.3 传热过程和传热系数 ❖1.4 传热学发展史
§1.1 传热学的研究内容及应用 1.传热学的研究内容
(4) 辐射传热：物体间靠热辐射进行的热量传递，它与单纯的热辐射不同，
就像对流和对流传热一样。
(5) 辐射传热的特点： a.不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，在
真空中就可以传递能量 b.在辐射传热过程中伴随着能量形式的转换
物体热力学能 电磁波能 物体热力学能 c.无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相
以热机起动为例：平壁初始温度为t0；左侧表面温度突升为 t1并保持不变，右侧表面仍与温度为t0的空气接触。接下来
平板将经历一个非稳态传热过程。
4
t1
3
2
1
t0
0
§1.1 传热学的研究内容及应用
4.传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 +
系统从一个平衡态到 另一个平衡态的过程 中传递热量的多少。

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。在非稳态导热过程中，热流 密度和温度分布会发生变化，通常需要考虑时间因素对导热过程的影响。
辐射换热计算方法
辐射换热量计算
通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律计算两 个物体之间的辐射换热量，需要 考虑物体的发射率、温度以及物 体间的角系数等因素。
角系数计算
角系数表示一个表面对另一个表 面辐射能量的相对大小，可以通 过几何方法或数值方法计算得到 。
辐射换热网络模型
对于多个物体之间的复杂辐射换 热问题，可以建立辐射换热网络 模型，通过求解线性方程组得到 各个物体之间的辐射换热量。
06 传热学实验技术 与设备
实验测量技术与方法
温度测量
使用热电偶、热电阻等 温度传感器，配合数据 采集系统，实现温度的
精确测量。
热量测量
采用量热计、热流计等 设备，测量传热过程中
的热量变化。
热阻测量
通过测量传热设备两侧 温差和传热量，计算得
到热阻。
热流密度测量
利用热流计等设备，测 量单位面积上的热量传
(完整PPT)传热学
contents
目录
• 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
01 传热学基本概念 与原理

实验目的：1，使用空气——水蒸汽对流管换热器实验装置，分别测量两个管套换热器的对流传热系数i α2，应用线性回归分析方法，确定实验装置中两个套管换热器的关联式0.4Re Pr m Nu A =中常数A 、m 的值。

3，分别测定不同流速下两个套管换热器的管压降Δp ，分别研究套管换热器的管压降Δp 和Nu 之间的关系。

4，综合分析上述实验结果，判定两个套管换热器类型（普通光滑内管或强化内管）。

实验原理1，对流传热系数i α的测定对流传热系数i α可根据牛顿冷却定律，由实验测定。

因为ia a ，所以传热管内的对流系数i α≈K ，K 为冷热流体间的总传热系数。

根据牛顿冷却定律，有0.817630.4110.020120.837730.420.40.01446Re Pr 1.1314Re 0.01636Re Pr /Pr Nu Nu Nu Nu Nu ===。

其中，i Q 为管内传热速率，m t D 为管内平均温度，i S 为管内传热面积。

21()i i pi i i Q c t t w =-，其中i w 为冷流体的质量流量，pi c 为冷流体的定压比热容，21i i t t ，为进出口温度。

i S =πd l,其中d 为管内径，l 为传热管测量段的实际长度。

2，对流管传热准数关联式0.4Re Pr m Nu A =中常数A 、m 的值的确定。

准数关联式0.4Re Pr m Nu A =，取对数整理得0.4lglg lg Re Pr Nua m =+，由于0.4lg Pr Nu 与lg Re 成线性关系，故在对数做表上，0.4PrNu与Re 关系曲线为一斜率为m 的直线。

测得m 后，代入相应的坐标点数据后，即可求出A 。

装置流程图1,1号管套换热器，2，2号管套换热器；3，蒸汽放空口；4，管板；5，温差，压差变送器；6，空气支路控制阀；7，孔板流量计；8，旁路调节器；9旋涡气泵；10，液位计；11，冷凝液回流口；12，加水口；13，储水釜；测试点标注：①1号换热器冷流体入口温度1t ②1号换热器管压降1P D ③1号换热器壁面温度1w t ④1号换热器冷流体出口温度1t ¢⑤2号换热器冷流体入口温度2t ⑥2号换热器管压降2P D⑦2号换热器壁面温度2w t ⑧2号换热器冷流体入口温度2t ¢⑨孔板流量计两端压差01p D 和02p D数据分析与处理一，1号管对流传热系数的及关联式中A,m 的确定 表三，1号管数据整理表计算举例：表四1号管回归计算结果表二，2号管对流传热系数的及关联式中A,m的确定表六，2号管数据整理表表7，2号管回归计算结果表表八，2号管Nu实测值与回归分析结果对照表计算强化比Nu=1号管的准数关联式为：0.817630.410.01446Re Pr2号管的准数关联式为：0.837730.420.01636Re Pr Nu =强化比为10.020121.1314Re Nu Nu = Re=10000时，12Nu Nu =1.361>1，随Nu 增大，12Nu Nu 增大，即强化效率变好。