传输原理教案(第9章)传热
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传热原理学ppt课件
传热原理学
热传递的方式
人在太阳光的照射下，会感到身上热乎乎的，这是因为太阳的热射到 了我们身上，这叫热的辐射。 防止热辐射的最好办法是把它挡回去， 反射热最好的材料是镜子。 倒一杯开水放在桌子上，由于杯子里的水和周围空气的流动，使得水 温逐渐变得和周围环境的温度一样了，这是热的对流。 如果在杯子上加个盖，就把对流的道路挡住了。可是这杯水依然会变 凉，只是时间长些。这是因为杯子有传热的性质，这叫做热的传导。
当热水瓶中灌入开水以后，热水瓶的结构使水的热量不能以 通常方式进行传递：一是热的对流被切断。瓶内被加热的空 气会寻找所有可能的“出口”往外跑，而外面的冷空气也会 无孔不入地钻进热水瓶里去。但是，由于瓶颈较细，又被软 木塞紧紧地塞住，因此热对流的唯一通道被切断。二是热传 导被阻塞。虽然与金属物品相比，空气的导热性能比较差， 但瓶胆中的热量仍然会通过玻璃外壳传递到瓶外的空气中去 。但是，由于瓶胆有两层玻璃外壳，中间又抽成真空，因此 热传导的媒介物——空气变得非常稀薄，热传导的通道也被 阻断。三是热辐射被杜绝。冬天，在太阳光下，我们会感到 比较暖和，这正是太阳光的热辐射造成的。由于热水瓶胆镀 上了一层薄薄的银，因此热量的辐射受到了银层的反射而被 挡在瓶胆内部，这就使得热辐射的途径也被杜绝了。
3 课题总结
课题
利用传热学原理解释保温瓶的保温原理 热辐射、热对流、热传导
两层玻璃都镀上了银，好像镜子一样，能把热射线反射回 去，这就断绝了热辐射的通路。把热水瓶的两层玻璃之间 抽成真空，就破坏了对流传导的条件。
热水的体积大时保温性能好,还是体积小时保温 性能好呢？
3 常识拓展
怎样辨别一个新的热水瓶是否保温? 把空瓶口附在耳朵上，回声越大越好! 这是检测水 瓶胆有没有破裂的一种方法,那些声音是空气流动形 成的回音,回声越大越好!
热传递的方式
人在太阳光的照射下，会感到身上热乎乎的，这是因为太阳的热射到 了我们身上，这叫热的辐射。 防止热辐射的最好办法是把它挡回去， 反射热最好的材料是镜子。 倒一杯开水放在桌子上，由于杯子里的水和周围空气的流动，使得水 温逐渐变得和周围环境的温度一样了，这是热的对流。 如果在杯子上加个盖，就把对流的道路挡住了。可是这杯水依然会变 凉，只是时间长些。这是因为杯子有传热的性质，这叫做热的传导。
当热水瓶中灌入开水以后，热水瓶的结构使水的热量不能以 通常方式进行传递：一是热的对流被切断。瓶内被加热的空 气会寻找所有可能的“出口”往外跑，而外面的冷空气也会 无孔不入地钻进热水瓶里去。但是，由于瓶颈较细，又被软 木塞紧紧地塞住，因此热对流的唯一通道被切断。二是热传 导被阻塞。虽然与金属物品相比，空气的导热性能比较差， 但瓶胆中的热量仍然会通过玻璃外壳传递到瓶外的空气中去 。但是，由于瓶胆有两层玻璃外壳，中间又抽成真空，因此 热传导的媒介物——空气变得非常稀薄，热传导的通道也被 阻断。三是热辐射被杜绝。冬天，在太阳光下，我们会感到 比较暖和，这正是太阳光的热辐射造成的。由于热水瓶胆镀 上了一层薄薄的银，因此热量的辐射受到了银层的反射而被 挡在瓶胆内部，这就使得热辐射的途径也被杜绝了。
3 课题总结
课题
利用传热学原理解释保温瓶的保温原理 热辐射、热对流、热传导
两层玻璃都镀上了银，好像镜子一样，能把热射线反射回 去，这就断绝了热辐射的通路。把热水瓶的两层玻璃之间 抽成真空，就破坏了对流传导的条件。
热水的体积大时保温性能好,还是体积小时保温 性能好呢？
3 常识拓展
怎样辨别一个新的热水瓶是否保温? 把空瓶口附在耳朵上，回声越大越好! 这是检测水 瓶胆有没有破裂的一种方法,那些声音是空气流动形 成的回音,回声越大越好!
热传递教案 初中物理
热传递教案初中物理一、教学目标1. 理解热传递的概念，知道热传递的实质是能量的转移。
2. 掌握热传递的两种方式：传导、对流和辐射。
3. 了解热传递的条件，知道发生热传递必须存在温度差。
4. 能够运用热传递的知识解释生活中的现象。
二、教学内容1. 热传递的概念及实质2. 热传递的两种方式：传导、对流和辐射3. 热传递的条件4. 生活中的热传递现象三、教学重点与难点1. 热传递的实质及两种方式2. 热传递的条件四、教学方法采用讲授法、演示法、讨论法、实践法等相结合的方法进行教学。
五、教学过程1. 导入新课通过一个实例引出热传递的概念，如：“把一个热馒头放在桌子上，桌子上的热度会逐渐传递给馒头。
”2. 讲解热传递的实质解释热传递是能量的转移，能量从高温物体传到低温物体。
3. 讲解热传递的两种方式1）传导：热量通过物体内部的分子振动传递，如：用手摸热锅，手会感到热。
2）对流：热量通过流体的流动传递，如：加热水时，水温会上升。
3）辐射：热量通过电磁波的形式传递，如：太阳辐射的热量。
4. 讲解热传递的条件发生热传递必须存在温度差。
5. 生活中的热传递现象举例说明热传递在生活中的应用，如：冬天暖气片发热、夏天吹风扇等。
6. 互动环节让学生举例说明生活中所见到的热传递现象，并解释其原理。
7. 总结与布置作业总结本节课的主要内容，布置相关作业，巩固所学知识。
六、教学反思本节课通过实例引入热传递的概念，让学生了解热传递的实质是能量的转移。
通过讲解热传递的两种方式、条件以及生活中的热传递现象，使学生能够运用所学知识解释实际问题。
在教学过程中，注意引导学生参与互动，提高学生的学习兴趣和积极性。
《热的传递》教案
《热的传递》教案一、教学目标：1. 让学生了解热的传递现象，知道热传递的实质。
2. 让学生掌握传导、对流和辐射三种热传递方式。
3. 培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力。
二、教学重点与难点：1. 教学重点：热的传递现象，传导、对流和辐射三种热传递方式。
2. 教学难点：热传递的实质，三种热传递方式的辨别。
三、教学方法：1. 采用问题驱动法，引导学生探究热的传递现象。
2. 利用实验、图片、动画等多种教学资源，帮助学生形象地理解热传递。
3. 组织小组讨论，培养学生合作学习的能力。
四、教学过程：1. 导入新课：通过一个生活中的实例，如烧水时水温的变化，引发学生对热传递的思考。
3. 讲解热传递的实质：解释热量是如何从高温物体传递到低温物体的。
4. 学习传导、对流和辐射三种热传递方式：通过图片、动画等资源，让学生了解这三种方式的差异。
5. 实践与应用：让学生举例说明三种热传递方式在生活中的应用。
五、课后作业：2. 设计一个实验，验证热传递现象。
3. 思考并回答：热传递在工业、农业、生活等领域有哪些应用？六、教学评价：1. 课堂提问：检查学生对热传递现象、三种热传递方式的理解和掌握情况。
2. 课后作业：评估学生对课堂所学知识的巩固程度，以及运用物理学知识解决实际问题的能力。
3. 实验报告：评价学生在实验过程中的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
七、教学反思：本节课结束后，教师应认真反思教学效果，针对学生的掌握情况，调整教学策略，以提高教学效果。
八、教学拓展：1. 邀请相关领域的专家，进行专题讲座，加深学生对热传递在实际应用中的认识。
2. 组织学生进行实地考察，如参观热能发电厂、空调生产线等，让学生亲身体验热传递技术的应用。
九、教学资源：1. 实验器材：热水瓶、热水、温度计、铁架台等。
2. 教学课件：热的传递现象、传导、对流和辐射的动画演示。
3. 参考资料：热传递在各个领域的应用案例。
十、教学进度安排：本节课计划课时为2课时，第一课时用于讲解热传递现象和热传递方式的理论学习，第二课时用于实验演示和实际应用讨论。
传热导热传热导热教程PPT课件
z
t z
dxdydzd
在dτ时间内，微元体中内热源的发热量为：
【2】 qV dxdydzd
第33页/共63页
2.2 导 热
2、导热微分方程式
在dτ时间内，微元体中热力学能的增量为：
【3】= c t dxdydzd
代入上式整理简化得：
t
2t
c
x
2
2t y2
2t z 2
qV
c
或写成： t a2t qV
说明
在实际计算时，导热系数值常取物体两极端温度的算术平均值。即：
或： 4)气体的导热系数：表2-1
av
o
b t1
t2 2
av
o (1
t1
t2 2
)
大多数气体导热系数在0.0058～0.58w/m·℃,与气体的压力无关，随温度 的升高而增大。混合气体的导热系数不遵循加和法则，用实验测定。
第24页/共63页
第25页/共63页
2.2 导 热
1、导热的基本概念及定律
耐火、隔热和建筑材料的导热系数： 影响该类材料的导热系数的因素很多。有温度、材料的气孔率、湿度等，一般在 0.025～3.0w/m·℃。 温度升高，这类材料除镁砖外，其导热系数随之增大。工程上把λ<0.22W/m·℃的 材料称为绝热材料，它具有多孔结构。
2.2
1、导热的基本概念及定律
导热
温度场表示为
t f x, y, z,
上式的温度t不仅与坐标x、t、z有关，而且和时间t有关，即：
这样的温度场 分两种：
t 0
不稳定温度场
t 0 加热
冷却
t 0
第15页/共63页
2.2
传递过程原理 电子教案
ρux+dρux
ρ ux
dy dx x z
积累的质量速率为dM/dθ，即为dρdV/dθ,或写成下式： 根据质量守恒定律可知：
dxdydz
( u y ) ( u x ) ( u z ) dxdydz dxdydz dxdydz dxdydz x y z ( u x ) ( u y ) ( u z ) 0 x y z
p pb pc
当工质的绝对压力低于大气压力时，测压仪表指示的读数称为真 空度，用 pv 表示.
p pb pv
第一章 传递过程概论
第一节 流体流动导论
一、静止流体的特性 流体平衡微分方程
质量力：质量力也称体积力，流体的每一质 点均受这种力的作用。用 FB 表示，单位 流体质量所受的质量力用， fB 表示， fB 在三个坐标轴上的投影分量分别以 X 、 Y 、p Z表示。 表面力：是流体微元与其相邻流体作用所产 生。如压力、摩擦力、粘性力。表面力 用FS表示。 微元体的受力分析(以x方向为例)： 质量力 dF Xm Xdxdydz 表面力
二、流体流动的基本概念 流速 dx dy
d
;
uz
dz d
流率：单位时间内流体通过流动截面的量。
体积流率： dVs
ux dA
Vs ux dA
A
(1 12)
质量流率： w Vs ux dA 主体平均流速：
单位面积上的流率
(1 13)
Vs 1 ub u x dA A A A
p p p dx dy dz ( Xdx Ydy Zdz) x y z
dp ρZdz -gdz dp -gdz p p0 ρgh
ρ ux
dy dx x z
积累的质量速率为dM/dθ，即为dρdV/dθ,或写成下式： 根据质量守恒定律可知：
dxdydz
( u y ) ( u x ) ( u z ) dxdydz dxdydz dxdydz dxdydz x y z ( u x ) ( u y ) ( u z ) 0 x y z
p pb pc
当工质的绝对压力低于大气压力时，测压仪表指示的读数称为真 空度，用 pv 表示.
p pb pv
第一章 传递过程概论
第一节 流体流动导论
一、静止流体的特性 流体平衡微分方程
质量力：质量力也称体积力，流体的每一质 点均受这种力的作用。用 FB 表示，单位 流体质量所受的质量力用， fB 表示， fB 在三个坐标轴上的投影分量分别以 X 、 Y 、p Z表示。 表面力：是流体微元与其相邻流体作用所产 生。如压力、摩擦力、粘性力。表面力 用FS表示。 微元体的受力分析(以x方向为例)： 质量力 dF Xm Xdxdydz 表面力
二、流体流动的基本概念 流速 dx dy
d
;
uz
dz d
流率：单位时间内流体通过流动截面的量。
体积流率： dVs
ux dA
Vs ux dA
A
(1 12)
质量流率： w Vs ux dA 主体平均流速：
单位面积上的流率
(1 13)
Vs 1 ub u x dA A A A
p p p dx dy dz ( Xdx Ydy Zdz) x y z
dp ρZdz -gdz dp -gdz p p0 ρgh
传输原理对流换热课件
详细描述
有限差分法基于泰勒级数展开，将微 分问题转化为差分问题，通过迭代求 解离散点上的值，最终得到近似解。 该方法简单直观，适用于规则区域。
有限元法
总结词
一种将连续域离散化为有限个小的子 域（或单元），再将每个子域（或单 元）的解用近似函数表示，最后将所 有子域（或单元）的解组合起来形成 原问题的近似解的方法。
详细描述
对流换热是流体流动过程中，流体的热量通过壁面的导热和 对流作用传递给壁面的过程。这种热量传递方式在自然界和 工程领域中广泛存在，如空气与物体的对流换热、液体与管 道的对流换热等。
对流换热分类
总结词
根据流动状态和流体物性，对流换热可以分为层流换热、湍流换热、凝结换热、沸腾换热等。
详细描述
层流换热是指流体在层流状态下进行的热量传递过程，湍流换热是指流体在湍流状态下进行的热量传递过程；凝 结换热是指水蒸气在冷壁上凝结时释放的潜热传递给壁面的过程；沸腾换热是指液体在沸腾状态下，通过汽化作 用将热量传递给壁面的过程。
详细描述
在建筑环境中，对流换热是实现室内温度和湿度控制 的主要方式之一。通过对流换热，室内空气可以与外 界空气进行交换，以保持室内环境的舒适度。建筑环 境中的对流换热可以通过自然对流、机械通风等方式 实现，同时需要考虑建筑物的朝向、窗户设计等因素 的影响。
THANKS
谢谢
传输原理对流换热课件
目录
CONTENTS
• 对流换热基础 • 传输原理在热对流中的应用 • 传输原理在热对流中的数学描述 • 对流换热的数值模拟方法 • 对流换热实验研究方法 • 对流换热在工程中的应用实例
01
CHAPTER
对流换热基础
对流换热定义
总结词
对流换热是指流体与固体壁面之间由于温差而引起的热量传 递过程。
有限差分法基于泰勒级数展开，将微 分问题转化为差分问题，通过迭代求 解离散点上的值，最终得到近似解。 该方法简单直观，适用于规则区域。
有限元法
总结词
一种将连续域离散化为有限个小的子 域（或单元），再将每个子域（或单 元）的解用近似函数表示，最后将所 有子域（或单元）的解组合起来形成 原问题的近似解的方法。
详细描述
对流换热是流体流动过程中，流体的热量通过壁面的导热和 对流作用传递给壁面的过程。这种热量传递方式在自然界和 工程领域中广泛存在，如空气与物体的对流换热、液体与管 道的对流换热等。
对流换热分类
总结词
根据流动状态和流体物性，对流换热可以分为层流换热、湍流换热、凝结换热、沸腾换热等。
详细描述
层流换热是指流体在层流状态下进行的热量传递过程，湍流换热是指流体在湍流状态下进行的热量传递过程；凝 结换热是指水蒸气在冷壁上凝结时释放的潜热传递给壁面的过程；沸腾换热是指液体在沸腾状态下，通过汽化作 用将热量传递给壁面的过程。
详细描述
在建筑环境中，对流换热是实现室内温度和湿度控制 的主要方式之一。通过对流换热，室内空气可以与外 界空气进行交换，以保持室内环境的舒适度。建筑环 境中的对流换热可以通过自然对流、机械通风等方式 实现，同时需要考虑建筑物的朝向、窗户设计等因素 的影响。
THANKS
谢谢
传输原理对流换热课件
目录
CONTENTS
• 对流换热基础 • 传输原理在热对流中的应用 • 传输原理在热对流中的数学描述 • 对流换热的数值模拟方法 • 对流换热实验研究方法 • 对流换热在工程中的应用实例
01
CHAPTER
对流换热基础
对流换热定义
总结词
对流换热是指流体与固体壁面之间由于温差而引起的热量传 递过程。
物理教案热的传导与传输
物理教案热的传导与传输一、教学目标：1.知识目标：了解热传导与传输的基本概念和规律；掌握热传导的条件和方式；认识不同物质的导热性能。
2.能力目标：通过实验和探究，培养学生观察、实验、分析、探究的能力。
3.情感目标：培养学生的实践动手能力和团队合作能力，增强学生的实验兴趣和科学思维。
二、教学重点与难点：1.教学重点：热传导的条件和方式，导热性能的测量和比较。
2.教学难点：如何通过实验了解热传导的规律和不同物质的导热性能。
三、教学过程：1.导入环节（10分钟）（1）教师简要介绍热传导与传输的概念和作用，并与学生探讨日常生活中的一些例子。
（2）通过观察实验现象，引入热传导的条件和方式的讨论，激发学生的思考。
2.热传导条件与方式（25分钟）（1）实验一：不同物质导热性能的比较实验目的：观察不同物质导热性能的差异。
实验装置：三根铁钉、三根铜钉和三根铝钉，火焰，计时器。
实验步骤：①将三根铁钉分别插入一块木板上，三根铜钉和三根铝钉也分别插入另一块木板上。
②分别用火焰加热每根钉的一端，并用计时器记录下加热后钉另一端的温度升高的时间。
③分析实验结果，总结不同物质导热性能的差异。
（2）课堂小结：老师对实验结果进行总结，帮助学生理解热传导的条件和方式。
3.热传导规律（40分钟）（1）实验二：热传导的规律探究实验目的：通过实验观察热传导的规律。
实验装置：一根热敏电阻，导线，电热器，温度计。
实验步骤：①将热敏电阻和温度计分别接到导线两端，一个端子与电热器相连，另一个端子用夹子固定在一根金属棒上。
②打开电热器，让电热器加热金属棒，观察热敏电阻的电阻值和温度计的温度变化。
③分析实验结果，总结热传导的规律。
（2）课堂小结：通过实验结果的讨论和总结，帮助学生理解热传导的规律。
4.拓展应用（15分钟）（1）教师与学生共同探究一些热传导的应用，如导热瓷砖、保温杯等，引导学生思考这些应用背后的物理原理。
（2）交流讨论和展示，增加学生对热传导的实际应用的了解和兴趣。
传热的三种方式ppt课件
2024/7/14
5
物质的导热系数在数值上具有下述特点:
(1) 对于同一种物质, 固态的导热系数值最大,气态的 导热系数值最小； (2)一般金属的导热系数大于非金属的热导率 ； (3)导电性能好的金属, 其导热性能也好 ； (4)纯金属的导热系数大于它的合金 。
导热系数数值的影响因素较多, 主要取决于物质的 种类、物质结构与物理状态, 此外温度、密度、湿度 等因素对导热系数也有较大的影响。其中温度对导热 系数的影响尤为重要。
t
（1）左侧的对流换热
tf1
Ah1
tw1 tf1
tw1 tf1 1
tw1 h1
tw1 tf1 Rh1
Ah1
（2）平壁的导热
0
A tw1 tw2
tw1
tw 2
tw1 tw2 R
A
2024/7/14
h2 tw2
tf2
x
18
（3）右侧的对流换热
Ah2
tw2 tf 2
一、热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式: 导热 对流 辐射
2024/7/14
1
1、导热
在物体内部或相互接触的物体表面之 间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子 的热运动而产生的热量传递现象。
纯导热现象可以发生在固体内部，也可以 发生在静止的液体和气体之中。
2024/7/14
2
大平壁的一维稳态导热
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热＋
辐射换热）的方式传给壁面；
（2）热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面；
温
固 体
低 温
（3）热量从低温流体侧壁面以 流
流
对流换热（或对流换热＋辐射换 体 壁 体
传热基本原理课件
《传热基本原理》PPT课件
34
多层(n层)圆筒炉墙的导热热流量
如果圆筒炉墙各层的内外高度不等，则热流 量用下式计算
《传热基本原理》PPT课件
35
式中，si/（λiFi）为第i层圆筒炉墙的 热阻，其计算方法与单层圆筒炉墙相同。 由此可见，和多层平壁炉墙一样，多层圆 筒炉墙的总热阻等于各层炉墙热阻之和。
异。
《传热基本原理》PPT课件
10
在实际计算中，为简化计算过程，一般取物 体算术平均温度下的热导率代表物体热导率的平 均值。
均0b均 t
式中 t均 —平均温度（℃），
t均＝t1
2
t
2
《传热基本原理》PPT课件
11
三、平壁炉墙上的导热 1、单层平壁炉墙的稳定导热 设单层平壁炉墙(图1-1)，其壁厚为s，材料 的热导率λ不随温度变化，表面温度分别为t1和 t2(t1＞t2)，并保持恒定。若平壁面积是厚度的 8∼10倍时，可忽略端面导热的影响，误差小于1 ％。平壁温度只沿垂直于壁面x轴方向变化，所 以它是单向稳定态导热问题。
影响对流换热的因素很多，如：流体流动的 动力；流体的流动状态；流体的物理性质；流体 与固体接触表面的几何形状、大小、放置位置； 粗糙程度以及固体表面与流体的温度等。
《传热基本原理》PPT课件
39
1、流体流动的动力 按流体流动动力的来源不同，流体流动可分为 自然流动和强制流动(或强迫流动)。 ⑴自然流动 由于流体内存在温度差，造成流体 内各部分密度不同而引起的流动。所进行的换热称 为自然对流换热，是流体和温度不同的固体表面接 触的结果，流动速度与流体性质、固体表面的位置 等因素有关。传热强度主要取决于温度差。
《传热基本原理》PPT课件
热传导的原理和实验演示教案
热传导的原理和实验演示教案。
一、热传导的原理热传导的原理基于热量的能量传递。
当物体中有温度差时，热会从高温物质流向低温物质。
这个过程是通过物质的内部传导进行的。
也就是说，在高温物质的分子运动速度更快，所以能量的传递也会更快，最终能量会从高温物质传递到低温物质，直至两者的温度平衡。
热传导的速度受到多种因素的影响，其中最重要的是温度差，材料的热导率和材料的厚度。
温度差越大，热传导的速度也会越快。
材料的热导率指的是材料传导热量的能力，热导率越高，材料的热传导也就越快。
材料的厚度也会影响热传导的速度，普遍来说，厚度越薄，热传导的速度也会更快。
二、热传导的实验演示教案1、实验名称：探究不同材料的热传导速度目的：通过实验，了解不同材料的热传导速度，并对比它们之间的差异。
实验材料：-热水-金属盒子（可用铝材或铜材制作）-木盒子-塑料盒子-测温尺-计时器实验步骤：1.将热水倒入三个不同大小的金属、木材和塑料盒子中，盒子内都有相同量的热水。
2.用测温尺测量每个盒子内的热水温度，并标记下来。
3.使用计时器开启计时器，并记录每组测量的时间。
4.在一定时间后，使用测温尺再次测量每个盒子的温度，并记录下来。
5.将不同盒子内的温度差计算出来，并比较它们之间的差异。
分析结果：通过上述实验，你可以得到每个盒子内热传导速度的数据，并且比较不同材料之间的差异。
同样大小和形状的金属、木材和塑料盒子之间的热传导速度会有所不同，因为它们的热导率是不同的。
2、实验名称：探究不同物体内部的热传导速度目的：通过实验，探究不同物体内部的热传导速度，并对比不同物体之间的差异。
实验材料：-热水-铁球-铜球-玻璃球-测温尺-计时器实验步骤：1.将每个球体与相同温度的热水置于同一环境中。
2.用测温尺测量每个球体中心的温度，并记录下来。
3.使用计时器开启计时器，并记录每组测量的时间。
4.在一定时间后，再次使用测温尺测量每个球体中心的温度，并记录下来。
5.将不同球体内的温度差计算出来，并比较它们之间的差异。
传热的基本原理和规律课件
导热系数
总结词
导热系数是描述介质导热性能的物理量。
详细描述
导热系数定义为单位时间内，通过单等条件。导热系数越大，介质的导热性能越好。常见的物 质导热系数从大到小排列为：铜、铝、铁、玻璃、木材等。
稳态导热
总结词
稳态导热是指介质中的温度分布不随时间变化的传热过程。
传热的基本原理 和规律课件
contents
目录
• 传热的基本概念 • 热传导原理 • 对流换热原理 • 辐射换热原理 • 传热规律的应用
01
CATALOGUE
传热的基本概念
传热定义
传热定义
传热是指热量从高温物体传递到 低温物体，或从一个物体的高温
部分传递到低温部分的过程。
传热分类
根据传热机理，传热可分为热传导、 热对流和热辐射三种基本类型。
热性能的参数。
辐射
辐射是指热量通过电磁波传递的 过程。辐射换热系数是表征物体 之间通过辐射进行热量传递的性
能参数。
传热过 程
热量平衡
在传热过程中，热量从高温物体 传递到低温物体，最终达到温度 平衡状态。
传热速率
传热速率受到多种因素的影响， 如物体的物理性质、传热方式、 温度差等。
02
CATALOGUE
详细描述
在稳态导热过程中，介质内部没有热量积累，热量传递速率与热量生成或损失 速率相等。此时，介质内部的温度分布只与位置有关，而与时间无关。常见的 稳态导热现象包括物体的散热、地温梯度的形成等。
03
CATALOGUE
对流换热原理
对流换热定义
对流换热是指流体与固体壁面直接接 触时，由于温度差的存在而发生的热 量传递过程。
传热规律的应用
工业传热
传输原理教案 (第10章) 传热
1
10.1 热辐射的基本概念
1. 热辐射的本质
（1）辐射——物体中分子（原子）受激发而以电磁波的形式释 放能量的现象，称为辐射。电磁波携带的能量称为辐射能。
（2）任何物体都随时向周围空间发射电磁波，因热的原因，以 电磁波方式释放能量，即热辐射。
（3）只要物体温度高于绝对零度，就会产生热辐射。以热辐射 的方式进行物体间的热量传递，称为辐射换热。
（2）实际厚度一般 远大于此，可以认为固液体不能透过热辐射， 热辐射全部被吸收或者反射，穿透率=0，即α + ρ = 1
（3）对固体和液体的辐射、吸收、反射特性的影响因素：物体 表面材料的性质、表面状态、覆盖层厚度、温度等。
（4）辐射能的反射情况决定于热辐射波长λ与表面不平整尺寸Δ 的相对大小。 λ <Δ时，属于漫反射。 λ >Δ时，属于镜面反射。
（10-8）
C1＝ 3.74310-6 C2 ＝1.438710-2
观察上图：每条曲线下的面积表示某个温度下黑体的辐射力。 辐射力 Eb 随黑体温度的升高而增大。
Eb2hc2ehCkT 5 1
某温度下：
Eb
0 Ebd
8
10.3.2 维恩(Wien)位移定律
黑体辐射中, 能量最大的波长m 与绝对温度成反比。
者达到平衡。
由1的任意性，得： E1 1 E2 2 E3 3... EEb
（10-13） （基尔霍夫定律表达式）
基尔霍夫 (Kirchhoff) 定律的结论：
体系处于热平衡时，任何物体的辐射力E 和 吸收率 的 比值，恒等于同温度下黑体的辐射力。与物性无关，而仅仅取 决于温度。
11
E1 1 E2 2 E3 3... EEb （10-13 基尔霍夫定律）
10.1 热辐射的基本概念
1. 热辐射的本质
（1）辐射——物体中分子（原子）受激发而以电磁波的形式释 放能量的现象，称为辐射。电磁波携带的能量称为辐射能。
（2）任何物体都随时向周围空间发射电磁波，因热的原因，以 电磁波方式释放能量，即热辐射。
（3）只要物体温度高于绝对零度，就会产生热辐射。以热辐射 的方式进行物体间的热量传递，称为辐射换热。
（2）实际厚度一般 远大于此，可以认为固液体不能透过热辐射， 热辐射全部被吸收或者反射，穿透率=0，即α + ρ = 1
（3）对固体和液体的辐射、吸收、反射特性的影响因素：物体 表面材料的性质、表面状态、覆盖层厚度、温度等。
（4）辐射能的反射情况决定于热辐射波长λ与表面不平整尺寸Δ 的相对大小。 λ <Δ时，属于漫反射。 λ >Δ时，属于镜面反射。
（10-8）
C1＝ 3.74310-6 C2 ＝1.438710-2
观察上图：每条曲线下的面积表示某个温度下黑体的辐射力。 辐射力 Eb 随黑体温度的升高而增大。
Eb2hc2ehCkT 5 1
某温度下：
Eb
0 Ebd
8
10.3.2 维恩(Wien)位移定律
黑体辐射中, 能量最大的波长m 与绝对温度成反比。
者达到平衡。
由1的任意性，得： E1 1 E2 2 E3 3... EEb
（10-13） （基尔霍夫定律表达式）
基尔霍夫 (Kirchhoff) 定律的结论：
体系处于热平衡时，任何物体的辐射力E 和 吸收率 的 比值，恒等于同温度下黑体的辐射力。与物性无关，而仅仅取 决于温度。
11
E1 1 E2 2 E3 3... EEb （10-13 基尔霍夫定律）
传热的课程设计
传热的课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握传热的基本概念、原理和计算方法，能够分析实际问题中的传热现象，并运用所学知识解决相关问题。
1.了解传热的定义、分类和基本原理。
2.掌握热量传递的三大方式：导热、对流和辐射。
3.学习传热方程及其求解方法。
4.能够运用传热原理分析实际问题，如热传导、对流换热和辐射换热等。
5.能够运用传热方程进行简单计算，求解热量传递问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维，提高对热量传递现象的认知水平。
2.激发学生对传热学的兴趣，培养其探究未知、解决实际问题的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括传热的基本概念、传热方式、传热方程及其应用。
1.传热的基本概念：热量、温度、热传递等。
2.传热方式：导热、对流和辐射。
3.传热方程：傅里叶定律、牛顿冷却定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律等。
4.传热方程的应用：热量传递问题的求解与分析。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：讲解传热的基本概念、原理和计算方法。
2.讨论法：引导学生分组讨论传热现象和问题，培养其分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际问题中的传热现象，让学生学会运用所学知识解决实际问题。
4.实验法：安排实验环节，让学生亲身体验传热现象，提高其实践能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用权威、实用的教材，如《传热学》等。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，如《热力学》、《流体力学》等。
3.多媒体资料：制作课件、动画等多媒体资料，直观展示传热现象和原理。
4.实验设备：准备热传导实验仪、对流换热实验仪等，让学生亲身体验传热现象。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面、客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解其对传热学的基本概念和原理的掌握程度。
热的传递与传热方式实验物理科目教案
热的传递与传热方式实验物理科目教案1. 实验目的：通过本实验，使学生能够了解热的传递的基本原理，掌握传热的方式以及各种方式下的热传导规律。
2. 实验原理：热的传递是指热能从高温物体传递到低温物体的过程。
热的传递可通过三种方式实现：传导、对流和辐射。
2.1 传导：指的是热能在物体内部通过分子间的直接碰撞传递的过程。
传导过程中，热能从高温物体的分子传递给低温物体的分子，使得低温物体的分子动能增加，温度升高。
2.2 对流：指的是热能通过流体（气体或液体）的运动传递的过程。
对流传热的特点是热能在流体中通过流动物质的对流传递，相对于传导而言，传热速率更快。
2.3 辐射：指的是以电磁波形式传播的热能。
辐射传热不需要介质，可以在真空中传播。
3. 实验设备和材料：- 一个金属棒- 一个导热涂层- 两个温度计- 一个加热板- 一瓶矿泉水4. 实验步骤：4.1 实验一：传导4.1.1 准备工作：将金属棒分成三个等分，分别用导热涂层将中间一段涂层去掉，以便观察热量在金属棒内传递的过程。
4.1.2 实验操作：a. 在金属棒两端固定温度计；b. 将金属棒的一端置于加热板上，并逐渐加热；c. 观察温度计上的温度变化情况，并记录下来；d. 分析温度变化的规律，说明热是如何通过金属棒传递的。
4.2 实验二：对流4.2.1 准备工作：将矿泉水倒入一个容器中，放置于室温环境中。
4.2.2 实验操作：a. 在容器的不同深度处分别插入两个温度计；b. 加热容器底部，观察温度计上的温度变化情况，并记录下来；c. 通过温度变化的规律，说明对流传热的过程。
5. 实验结果分析：根据实验数据和观察结果，学生可以进行实验结果的分析和讨论，结合实验原理，总结出热的传递方式以及传热规律。
6. 拓展实验：学生可以自行设计拓展实验，进一步探究其他传热方式的特点和规律，如辐射传热的实验等。
7. 实验小结：通过本实验，学生对热的传递和传热方式有了更深入的理解。
热传导教案学习热传导的原理和影响因素
热传导教案学习热传导的原理和影响因素热传导教案一、引言热传导是物质之间热量传递的一种方式，研究热传导的原理和影响因素可以帮助我们更好地理解热传导的过程和规律。
本教案将详细介绍热传导的原理和影响因素，帮助学生全面了解该知识点。
二、热传导的原理1. 原子间碰撞热能在固体中传递是通过原子间碰撞实现的，当外界提供热量时，固体内部原子开始振动，振动的原子通过与相邻原子的碰撞来传递热量。
2. 能量传递方式热传导有三种主要的能量传递方式：对流、辐射和传导。
其中，在固体中，热传导主要通过传导方式进行，即通过物质的直接接触传递热量。
3. 导热系数导热系数是一个衡量物质传导热量能力的参数，它表示单位时间内单位面积上的热量流失，单位为瓦特/米·开尔文(W/m·K)。
不同物质的导热系数不同，不同温度下也会发生变化。
三、热传导的影响因素1. 温度差温度差是影响热传导的主要因素之一，温度差越大，热传导的速率越快。
这是因为温度差会引起更高和更低温度物质之间原子的振动差异，从而加速热量传导。
2. 材料的导热性能不同材料的导热性能不同，导热系数高的材料热传导速度快，而导热系数低的材料热传导速度慢。
金属材料通常具有较高的导热系数，而绝缘材料则具有较低的导热系数。
3. 截面积和长度截面积和长度是影响物质热传导速率的因素之一。
截面积越大，热传导的面积增大，传导速率也相应增加；长度越长，热量需要传递的距离增加，结果导致传导速率减慢。
4. 结构和状态物质的结构和状态也会影响热传导速率。
晶体结构的材料导热性能较好，相对而言，非晶体结构的材料导热性能较差。
此外，固体、液体和气体的热传导能力也有所不同，固体传导能力最强，而气体传导能力最弱。
四、实际应用热传导在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
例如，隔热材料的选用和设计要考虑其导热系数；热散热器的设计需要考虑热传导速率等。
五、小结通过本教案的学习，我们了解了热传导的原理和影响因素。
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3
● 2. 从换热表面的几何因素分： 内部流动对流换热：管内或槽内 外部流动对流换热：外掠平板、圆管、管束
● 3. 从流动状态分： 层流：整个流场呈一簇互相平行的流线。 （Laminar flow） 湍流：流体质点做复杂无规则的运动。 （Turbulent flow）
4
● 4. 从流体有无相变分： 单相换热： （Single phase heat transfer） 相变换热：凝结、沸腾、升华、凝固、融化等 （Phase change）： Condensation、Boiling
R (r / R) r R
(3)
——与 z 无关
由(1), (2), (3)式可得， T Tm Ts ( P.201， 9-40 式) z z z
9-40表明：恒定热通量情况下，圆管内层流中充分发展温度
区段中流体各点的温度、平均温度，以及壁温都随着 Z 作线
性变化。
33
4 建立热量平衡微分方程(9-43)，求解得到温度分布
1 Pr
x03
4
(T
)3
13
14
1 Pr
1 x03 4
x3 4
即
（T
)3
13 14
1 Pr
1 (
x0 x
)3
4
(9 - 22)
若 x0 0,
则
T ＝ 13 14
1 Pr
1/ 3
1 1.026
3
Pr
(9 - 23)
27
(3) 求h
由温度分布式(9-20)，代入换热微分方程，得
hx
3 2
vx
vx x
vy
vx y
2vx y 2
vx vy 0 x y
换热微分方程 （9-3）
F-K方方程 （3-92）
边界条件：（平板 温度不变）
1) y=0时， vx =0, vy =0, T =Ts＝T0
2) y=时， vx =v , T =T
19
从方程组看到，导热微分方程和运动微分方程形式一样，板
量传递，主要以热传导（也有较弱的自然对流）的方 式进行。
1
第二篇 ： 热量传输
第九章 对流换热
对流换热与热对流不同，对流换热既有热对流，也有导热； 不是基本传热方式。
对流换热实例： 暖气管道、风扇对电子器件冷却等 ……
对流换热的特点：
(1) 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程。 (2) 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温
(9-18)
(1) 温度分布： 令 T Ts , T Ts
d
dx
[
T 0
(
)vxdy]
a(
y
) y0
边界条件：
y
0时,
T
2
y2
Ts,
2T y 2
0 0
y
T时,
y
0
若令 a by cy2 dy3
25
得：
3 2 T
y
2T3
y3
3
或
3y
2 T
1 2
y
T
(2) 边界层厚度
T
3
hx 0.332
Pr 1 (x0 x)3 4
v
x
(9 - 25)
Nux
hx x
0.332 Pr1/3
Re1/ 2
Pr
a Re v x
28
平均换热系数
h 1
L
L
0 hxdx
0.664 Pr1/3 v L
(9 - 30)
Nu hL 0.664 Pr1/3 Re1/2
(9 - 31)
2)边界条件为均匀壁面热通量 Pr > 0.5时， —— (9-15)式 0.006 Pr 0.03 时，—— (9-16)式
24
9.3.2. 平板边界层对流换热积分方程组 p195 （了解）
对于Pr＝/a > 1，流体温度T，流速v，只考虑y方向上的导热
热量积分方程：
d[ dx
T 0
(T
T T )vxdy] a( y ) y0
——温度分布式
r 0时,
T T0
Ts
T0
3vz R2 8a
Tm z
35
平均温度
Tm
R 0
vzTdr
2
R 0
vz
dr
2
把速度分布式和温度分布式代入，得到：
h 1
L
L 0
hxdx
0.664
Pr1/ 3
v
L
Nu h L 0.664 Pr1/3 Re1/2
Re vL
23
努塞尔数 Nu 表达的是同样温度下对流与传导的传热
速率之比。
导热热阻
Nu h L L / 1/ h
对流热阻
对于液态金属，Pr值小，一般不满足Pr 0.6的条件。
1) 边界条件为均匀壁温——P.194，(9-14) 式
(1)
截面上流体混 合平均温度
2 恒壁温或恒热通量条件下，流过一段距离的流体截面 上 分布不随时间变化，且在不同截面的径向分布相同 (不随z改变)，此时称充分发展的温度分布。
0
(2)
z
32
3 恒热流条件下，充分发展区：
h
q0
T
r
rR
Ts T
Ts Tm
Ts Tm Ts Tm
r rR
差。
总结：
对流换热：导热 + 热对流；壁面+流动
2
第二篇 ： 热量传输
第九章 对流换热
对流换热的分类：
● 1. 从流动起因分：
自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异 所产生的流动（Free convection）
强制对流：由外力（如：泵、风机）作用所产生的流 动（Forced convection）
Re x Pr
Pe大，温度场不稳定， 且 Pe大，Re大，湍流程度大。
31
9.4 圆管内强制层流对流换热 p200 (×)
1. 圆管内速度分布
亥根－泊肃叶方程 (P.45)
2. 温度分布 T = T (r, z, t)
v 2v[1 ( r )2 ] R
1 定义无量纲温度 Ts T Ts Tm
29
强调: 以上结果条件是 Pr >1 及T < 的层流情况， 但一般也可放宽到液态金属以外的层流流体。
30
对于液态金属：
液态金属的 h 常用Pe表示。 Pe — 贝克列数。
Pe vL vL Re Pr a a
Pe vL vcp a /L
流体带入热量 导出热量
局部
Pex
vx L a
10
第二篇 ： 热量传输
第九章 对流换热
9. 1. 2. 牛顿冷却公式 （Newton，1702）
Ts, Tf 分别为璧面温度和流体温度， F是换热面积，h是对流换热系数， Q 是热流量， q是热流密度。
h——是对流换热系数，是一个把众多影 响对流换热因素综合而成的系数。
11
9.1.3. 对流换热系数 h 的计算式
r
C1 0
34
r
T r
2 a
Tm z
vz
(
r2 2
r4 4R
2
)
再积：
T
2 a
Tm z
r2 vz ( 4
r4 16R2
) C2
边界条件： r R时, T Ts
得：
T
Ts
2 a
Tm z
vz (r2
R2 4
r4 R4 16R2
)
T
Ts
vz 8aR2
Tm z
(r 4
3R4
4r 2R2 )
热量平衡 1 (r T ) 1 T
vzr r r a z
速度分布
vz
2vz
[1
(
r R
)2
]
r
(r
T r
)
2 a
T z
r vz [1
(
r )2] R
T Tm z z
与r无关，且 vz 与 r 无关
积分
r
T r
2 a
Tm z
r2 vz ( 2
r4 4R
2
)
C1
边界条件： r 0时, T 0
导热系数λ、粘度等；
• 2 流体的状态：液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否
有相变。有相变时对流传热系数比无相变化时大的多；
• 3 流体的运动状况：层流、过渡流或湍流 (Re)； • 4 流体对流的状况：自然对流，强制对流； • 5 传热表面的形状、位置及大小：如管、板、管束、
管径、管 长、管子排列方式、垂直放置或水平放置等。
5
6
7
9. 1. 1 温度边界层
流－固界面对流换热：
(1) 由于速度边界层的存在，导致温度边界层的产生。
(2) 温度边界层与速度边界层厚度一般不相等。
(3) 温度边界层同样有层流与紊流之分。
层流：热量传输以传导为主
紊流：热量传输以对流为主
(4) 紊流时，温度边界层在壁面法线上有: 过渡区， 紊流区 三个区域。
(9-20) ——温度分布式
将上式代回积分方程，并注意到
vx 3 y y3
v 2 2 3
及
T 1
得
(
T
)3
4
x
d
(T )3
13
1
3 dx 14 Pr
26
解之，得 (T )3 Cx 3 4 13 1
14 Pr
由边界条件：x = x0 时，T＝0 （x0 为温度边界层起始位置）