传热学ppt教学课件

t r
Φ
tw1 tw2
t R
A
R
A
r
导热热阻 单位导热热阻
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
0
tw1
Q
A
x
tw2
图0-2 导热热阻的图示
例 题 1-1
例题 1-1 一块厚度δ=100 mm 的平板， 两侧表面分别维 持在 tw1 300oC,tw2 100oC. 试求下列条件下的热流密度。
(1)材料为铜，λ=375 W/(m.K ); (2)材料为钢， λ=36.4 W/(m.K ); (3)材料为铬砖， λ=2.32 W/(m.K )； (4)材料为铬藻土砖， λ=0.242 W/(m.K )。
(2) 建筑环境与设备工程专业领域大量存在传热问题
例如：热源和冷源设备的选择、配套和合理有效利用； 供热通风空调及燃气产品的开发、设计和实验研究；各 种供热设备管道的保温材料及建筑围护结构材料的研制 及其热物理性质的测试、热损失的分析计算；各类换热 器的设计、选择和性能评价；建筑物的热工计算和环境 保护等。
水，M2 20oC
图0-1 传热学与热力学的区别
(2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即 始终从高温热
源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则 始终是守恒的
3 传热学应用实例
自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍
(1) 日常生活中的例子： a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保 温。如何解释其道理？越厚越好？
0.05
硅藻土砖：
q tw1 tw2 0.242 300 100 4.84102 W m2
0.1
讨论：由计算可见， 由于铜与硅藻土砖导热系数的巨大差 别， 导致在相同的条件下通过铜板的导热量比通过硅藻土 砖的导热量大三个数量级。 因，铜是热的良导体， 而 硅藻土砖则起到一定的隔热作用
2 对流（热对流）(Convection)
无相变：强迫对流和自然对流 有相变：沸腾换热和凝结换热
(4) 对流换热的基本计算公式——牛顿冷却公式
Φ hA(tw t ) W
q Φ A
h(tw t f ) W m2
— 热流量[W]，单位时间传递的热量
q — 热流密度 W m2 h — 表面传热系数 W (m2 K)
A — 与流体接触的壁面面积 m2
4 传热过程的分类
按温度与时间的依变关系，可分为稳态和非稳态两大类。
§0-1 传热的三种基本方式
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。
1 导热（热传导）(Conduction)
(1)定义：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体 间直接接触时，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
(1)定义：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。
(2) 对流换热：当流体流过一个物体表面时的热量传递 过程，他与单纯的对流不同，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 (3)对流换热的分类
(2)物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生 (3)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只发生在密实固体 中。
(4) 一维稳态导热及其导热热阻 如图0-2所示，稳态 q = const。
q
tw1 tw2
tw — 固体壁表面温度 C
t — 流体温度 C
(5) 对流换热系数(表面传热系数) （Convection heat transfer coefficient）
h Φ ( A(tw t )) W (m2 K)
—— 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
2. 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。
热力学： tm Φ
传热学 = 热科学(Thermal Science)
关心的是热量传
递的过程，即热 量传递的速率。
铁块, M1 300oC
传热学： t(x, y, z, ) Φ f ( )
解：参见图1-2。 及一维稳态导热公式有：
铜：
q tw1 tw2 375 300 100 0.75106 W m2
0.1
钢： 铬砖：
q tw1 tw2 36.4 300 100 0.73105 W m2
0.1
q tw1 tw2 2.32 300 100 4.64103 W m2
传热学
（Heat Transfer）
参考 书
❖ 教材: 《传热学》 章熙民等编著，第四版 ❖ 《传热学》 杨世铭、陶文铨编著，第三版 ❖ 《传热学》 戴锅生，第二版 ❖ 《数值传热学》 陶文铨编著 ❖ 《传热学》 赵镇南编著 ❖ 《凝结和沸腾》施明恒等编著 ❖ 《辐射换热》 余其铮编著 ❖ Heat Transfer (2nd Edition), by Anthony F. Mills ❖ Heat Transfer , by J.P.Holman ❖ Fundamentals of Heat Transfer, by F. P. Incropera, D.P. DeWitt
Φ t t
1 (hA) Rh q t t
1 h rh
(6) 对流换热热阻：
考核方法
❖ 平时成绩: 20% (包括：实验、 出勤及作业)
❖ 期末考试: 80%
绪论
§1-0 概 述
1. 传热学（Heat Transfer）
(1) 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递 的机理、规律、计算和测试方法
(2) 热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给 低温热源 有温差就会有传热 温差是热量 传递的推动力