能源第七章 热量传递的三种基本方式

热量传递的三种基本方式热量传递是在物质中传递热能的过程。

在自然界中，热量会通过不同的方式在物体之间传递，从而调节温度和能量分布。

本文将介绍热量传递的三种基本方式：传导、对流和辐射。

1. 传导传导是热量通过直接接触的方式从一个物体传递到另一个物体的过程。

在传导中，热量从高温区域传递到低温区域，直到两个物体的温度达到平衡。

这种传递是通过物质内部分子间的碰撞和能量传递实现的。

导热性能是一个物质传导热量的重要性能指标。

导热性能取决于物质的热传导系数、形状和温度梯度等因素。

例如，金属具有良好的导热性能，因此常被用于传导热量的材料。

相比之下，绝缘材料的导热性能较差，能够阻碍热量的传递。

2. 对流对流是热量通过流体介质传递的方式。

在对流中，热量通过流体流动的方式从一个区域传递到另一个区域。

流体可以是气体或液体，其流动可以通过自然对流或强迫对流两种方式进行。

自然对流是指由于温度差异引起的流体流动。

当一个区域的温度升高，流体会膨胀变得轻，然后上升；而在另一个区域，流体则会冷却并变得密，然后下沉。

这样的循环运动将热量从热源传递到周围环境。

强迫对流是通过外部的力或设备施加到流体上，使其流动来传递热量。

例如，在散热器中，通过电风扇引导空气流动，加速热量的传递。

这种对流的传热速度通常比自然对流更快。

3. 辐射辐射是通过电磁波的传播而传递热量的方式。

辐射无需介质，可以在真空中传播。

在辐射中，热量以电磁波的形式从高温物体传递到低温物体，不需要任何介质来传递能量。

光和红外线是最常见的热辐射形式。

热辐射的传热能力受到物体的表面特性和温度的影响。

黑体是一种理想化的物体，它对所有入射辐射都能完全吸收，并能以相同的速率发射出辐射。

斯蒂芬-波尔兹曼定律描述了黑体辐射能量与其温度的关系，即辐射功率与温度的四次方成正比。

根据这个定律，温度越高的物体辐射的能量越多。

总结热量传递的三种基本方式分别是传导、对流和辐射。

传导通过物质内部的分子碰撞传递热量，对流通过流体介质的流动传递热量，而辐射则是通过电磁波的传播来传递热量。

热传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。

热传导与热对流都需要一个中间介质，而热辐射则不需要。

热量从火焰传递到可燃物上，会导致可燃物热解、碳化或者起火。

热量传递的驱动力是能量差（温差），即热量总是从高温向低温物体传递。

一、热传导热传导属于接触传热，大量分子、原子或电子的互相撞击，使能量从物体温度较高部分传至温度较低部分的过程。

同时加热一段铜管（左）、钢管（右），7分钟后，左边的铜管温度上升至96℃，右边的钢管上升至30.6℃，这主要是因为这两种材料的导热系数不相同。

导热系数是物质导热能力的量度，又称热导率。

例如，铜的导热系数是387W/mK，钢的导热系数是45.8W/mK，而聚氨酯泡沫是0.034W/mK（常用于冷冻仓库）。

在这三者里面，铜是最佳的导热体，聚氨酯泡沫是导热性能最差的导热体，也是热的绝缘体。

二、传导热通量单位时间传递的热量可以用热通量表示，热通量也叫热流，表示热能传递的速率。

流经导热体的热通量（热能/单位面积）取决于以下要素：温差：温差越大，热传导速率越大（热流密度大）传导距离：热传导距离越短，热传导率/单位面积（热流密度）越高，距离越长，热传导率/单位面积（热流密度）越低。

材料的导热系数：导热系数越高，热传导率/单位面积越高（热流密度越大）。

在火场中，我们通常会通过门把手来预判屋内温度(建议用热成像仪)，主要就是因为门把手通常都是铜制品，导热系数高。

三、热对流热对流是指在流体流动进程中发生的热量传递的现象。

它是室内火灾早期热传递的主要方式，热烟气（热对流）能向各个方向传递热量。

例如给水加热，首先底部附近的水被加热，被加热的流体上升，较冷的水下沉取代它。

火灾中产生的热气和它们流过的气体表面会发生对流传热，气体的流速越高，对流换热的速率越大。

对流换热主要有两种形式：自然对流和强迫对流。

在自然对流中，气体在材料上流动的速度是由于气体表面和气体之间的温差所产生的浮力引起热气流的流动。

上图为自然对流，我们可以看到烟气热对流对泡沫的影响。

1.热量传递的三种基本方式？机理？自然界是否存在单一的热量传递方式？举例答：三种方式为热传导，热辐射，热对流。

热传导是物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递。

热对流是由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。

热辐射是物体通过由于热的原因而产生的电磁波来传递能量的方式。

存在，太阳与地球间的热辐射，固体的热量由热的一端流向冷的一端。

2.导热系数及不同相态的材料导热系数差异？ 答：n xt q ∂∂=λ，一般来说，导热系数：对于不同物质，金属固体＞非金属固体＞液体＞气体；对于同种物质，固态＞液态＞气态。

它与物质的种类及热力学状态（温度、压力）等有关。

3．导热、对流、辐射换热之间的区别？答：导热与辐射中物体各部分是不发生相对位移的，而对流中流体各部分发生相对位移。

导热与对流均需要介质才能传递热量且无能量形式的转换，而辐射则不需要介质且有伴随着能量形式的转换。

4.什么是温度场？什么是温度梯度？答：各个时刻物体的各点温度所组成的集合称为温度场。

温度梯度是温度变化的速度与方向，它是温度变化最剧烈的方向。

5.等温线的概念与性质？答：温度场在同一瞬间相同温度的各点连成的线叫等温线。

物体中的任一条等温线要么形成一个封闭的曲线，要么终止在物体表面上，它不会与另一条等温线相交。

当等温线图上每两条相邻等温线的温度间隔相等时，等温线的疏密可直观的反映出不同区域导热热流密度的相对大小，等温线越密，热流密度越大。

6.导热微分方程及其理论依据？ 答：Φ+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂)()()(zt z y t y x t x t pc λλλτ，依据为能量守恒定律，即导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热=导出微元体的总热流量+微元体热力学能的增量。

7.定解条件及常见边界条件？答：定解条件：使微分方程获得某一特定问题的解的附加条件。

热传递的三种基本形式为：热传导、热辐射和热对流。

只要在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

对于固体热源，当它同周围媒质温度差不很大时（约50°C以下），热源向周围媒质传递的热量可由牛顿冷却
热传递的三种基本形式为：热传导、热辐射和热对流。

只要在物体内部或物体间有温度差存在，热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。

对于固体热源，当它同周围媒质温度差不很大时（约50°C以下），热源向周围媒质传递的热量可由牛顿冷却定律来计算。

热传递的基本方式
热传递有三种方式：传导、对流和辐射.
传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分,叫做传导.
热传导是固体中热传递的主要方式.在气体或液体中,热传导过程往往和对流同时发生.各种物质都能够传导热,但是不同物质的传热本领不同.善于传热的物质叫做热的良导体,不善于传热的物质叫做热的不良导体.各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝.瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体.最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质.液体中,除了水银以外,都不善于传热,气体比液体更不善于传热.
对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流.
对流是液体和气体中热传递的主要方式,气体的对流现象比液体更明显.
利用对流加热或降温时,必须同时满足两个条件：一是物质可以流动,二是加热方式必须能促使物质流动.
辐射热由物体沿直线向外射出,叫做辐射.
用辐射方式传递热,不需要任何介质,因此,辐射可以在真空中进行. 地球上得到太阳的热,就是太阳通过辐射的方式传来的.
一般情况下,热传递的三种方式往往是同时进行的.。

热量传递的方式热量是物体内部分子或原子的动能形式，其在物体之间或物体内部的传递称为热传导。

热量传递的方式包括三种：传导、对流和辐射。

一、传导传导是指物体内部热量的传递方式，主要通过固体传导，分为导热、热传导和热扩散三种方式。

导热是指通过直接接触传递热量的方式，常见于实体物体之间，如一块热水瓶放在桌子上，瓶身的热量通过与桌子接触的表面传导到桌子上。

热传导是指通过物体内部分子的碰撞传递热量，可以沿固体的长度方向传导，如铁棒的一端加热，热量通过固体内部分子传导，逐渐传递到另一端。

热扩散是指热量通过气体或液体分子的碰撞传递，如锅炉中水的加热，热量通过水分子的热扩散来传递。

二、对流对流是指液体或气体中因密度的差异而形成的流动，并通过这种流动将热量传递。

对流通过流体的输送实现热量传递，分为自然对流和强制对流。

自然对流是当物体上部受热后，由于密度减小，流体上升，下部冷却后密度增大，下降形成循环，实现热量的传递。

强制对流是通过外部力的作用，如风力或泵的作用，强制流体形成流动，加速热量的传递。

三、辐射辐射是指热量通过电磁波的形式传递。

热辐射是一种无需通过物质即可传递能量的过程。

当物体温度升高，就会辐射出电磁波，这些电磁波在真空中传播，遇到其他物体被吸收或反射，实现热量的传递，不需要介质参与。

例如，太阳的热量通过辐射传递到地球上。

不同的物质和条件下，热量传递方式的重要性不同。

在导体中，传导是主要的热传递方式。

在大气层中，对流和辐射是热量传递的重要方式。

在真空中，只有辐射是唯一的传热方式。

总结起来，热量传递的方式有传导、对流和辐射。

在实际应用中，不同的方式或者它们的组合会根据具体的物质和环境条件发挥作用。

这些方式的理解对于热工学、工程热学和能源利用等领域的研究和应用非常重要。

（注：本文所述热量传递的方式仅为基础知识介绍，具体应用及相关领域的深入研究需要综合考虑更多因素和理论。

）。

传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。

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。

2.导热的特点。

a必须有温差；b物体直接接触；c依靠分子、原子及自山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一般只发生在密实的固体中。

3.对流（热对流）（Convection）的概念。

流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，山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。

4对流换热的特点。

半流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：;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5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

= （w）0 = q"A = Ah（t w -t x） w/m2h是对流换热系数单位w/（m:-k）g”是热流密度（导热速率），单位（W/m‘）0是导热量W&热辐射的特点。

a任何物体，只要温度高于0K,就会不停地向周围空间发出热辐射；b可以在真空中传播；c伴随能量形式的转变；d具有强烈的方向性；e辐射能与温度和波长均有关；f发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数，表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：、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。

影响力因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

T （x, y, z ）为标量温度场圆筒壁表面的导热速率①= -kA — = -k(27rrL) — dr dr垂直导过导热微分方程式的理论基础。

傅里叶定律+热力学第一定律导热与导出净热量（使用傅里叶定律）+微元产生的热量二微元的内能变化量。

导热微分方程（热 ' 2伙—）+-伙兰）+2伙岂）+厂兀, ■ ox ox dy dy oz ozdT ~d （k 是导热率一一导热系数）d 2Td 2T（可以用热扩散率的概第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

热量传递的方式热量传递属于物理学科中的热力学范畴，热量传递，简称传热，是一种复杂的现象，物体内部或物体之间，只要有温差的存在，就有热量自发地由高温处向低温处传递。

热量传递的三种基本方式分别是：即热传导、热对流、热辐射。

1.热传导物体或系统内的温度差，是热传导的必要条件。

热导热是指依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞而产生热量传递的方式。

在气态、液态和固态物质中都可以发生，但热量传递的机理不同。

固体以两种方式传递热量：晶格振动和自由电子的迁移。

液体的结构介于气体和固体之间，分子可作幅度不大的位移，热量的传递既依靠分子的振动，又依靠分子间的相互碰撞。

2.热对流热对流指由于流体的宏观运动，冷热流体相互掺混而发生热量传递的方式。

这种热量传递方式仅发生在液体和气体中。

由于流体中的分子同时进行着不规则的热运动，因此对流必然伴随着导热。

根据流体与壁面传热过程中流体物态是否发生变化，可将对流传热分为无相变的对流传热和有相变的对流传热。

无相变的对流传热指流体在传热过程中不发生相的变化；而有相变的对流传热指流体在传热过程中发生相的变化，如气体在传热过程中冷凝成液体，或液体在传热过程中沸腾而转变为气体。

3.热辐射物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。

辐射有多种类型，其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。

自然界中各个物体都不停地向空间发出热辐射，同时又不断地吸收其他物体发出的热辐射。

拓展知识：与导热和对流换热相比，热辐射具有如下特点：A.辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中间介质；B.一切物体温度高于0K的物体均能够持续地发射出辐射能，同时也能持续地吸收来自其他物体的辐射能；C.热辐射不仅具有能量的传递，而且具有能量形式的转换。

发射时从热能转换为辐射能，而被吸收时又从辐射能转换为热能。

热量传递主要有三种基本方式及导热对流和什么
热量传递的三种基本方式：热传导，热对流和热辐射。

1.热传导：通常也称为导热，是物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

导热依赖两个基本条件：一是必须有温差，二是必须直接接触（不同物体）或是物体内部传递。

2.热对流：是指由于流体的宏观运动，致使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象，对流只能发生于流体中，且一定伴随着流体分子的不规则热运动产生的导热。

对流换热按流动的起因不同（流动的驱动力不同）分为自然对流和强迫对流两种。

自然对流是由于温差引起的流体不同部分的密度不同而自然产
生上下运动的对流换热。

因此，有温差不一定能发生自然对流，还应考虑表面的相对位置是否能形成因温度差导致的密度差引起的流体
运动。

当固体表面的温度高于环境的空气温度时，该表面上方的空气受热后密度变小，自由上升，从而发生自然对流换热。

在表面下方，紧挨表面的空气受热后密度变小，由于受到阻挡积聚在表面底下，难以产生空气的自由运动，从而没有自然对流换热的发生。

而表面的下方，空气受冷后自由下沉，则可以发生自然对流换热。

强迫对流则是流体在外力的推动作用下流动所引起的对流换热。

强迫对流换热程度比自然对流换热剧烈得多，当流体发生相变的时候，对流换热则分别称为沸腾换热和凝结换热。

3.热辐射，热辐射不需要任何中间介质而远距离传播，并且在传播过程中有热能-辐射能-热能的能量形式转换。

热量传递的三种方式当我们触摸到一杯冷冰冰的水杯时，我们能感受到瞬间从水杯中传递给我们的冷意。

这是因为热量在我们周围不断传递。

热量传递是热力学中非常重要的一部分，它发生在我们的日常生活中的各个方面。

热量通过三种主要的方式传递，分别是传导、对流和辐射。

接下来，让我们深入了解这三种方式。

传导是一种直接的热量传递方式。

当两个物体接触时，热量会沿着物体间的微观振动传递。

以铁锅加热为例，当我们把它放在火上，锅底与火源接触后很快变热，而热量就是通过传导方式从火源传递给了锅底。

传导的速度取决于物体的导热性能。

导热性能好的物体，如金属，能够迅速传导热量；而导热性能差的物体，如绝缘材料，传热速度较慢。

此外，传导热量的方向是由高温到低温的，符合热能的自然流动规律。

对流是热量传递的另一种方式。

它是通过液体或气体的流动来传递热量的。

我们常常可以在家中的暖气设备上见到对流的表现。

暖气片上的热空气使得冷空气被加热并上升，这样热量就通过对流方式从暖气片传递到室内。

对流的速度取决于流体的性质以及流动的速度。

流体愈稠，热量传递的速度会相对较慢；而流动速度越快，传热速度也会相应提高。

对流是一种可控性较强的热传递方式，因此在工程领域中广泛应用于热交换器、冷却系统等设备中。

辐射是热量传递的第三种方式，也是最特殊的一种。

辐射是通过电磁波进行的热量传递，而不需要介质来传递。

我们可以经常在日常生活中经历到太阳辐射的感受。

太阳向地球发射辐射能，它主要是由可见光和红外线组成。

当我们走在阳光下时，我们能感受到太阳辐射的温暖，这就是热量通过辐射方式传递到我们身体的结果。

辐射的速度是最快的，它在真空中的传播速度就是光速。

值得注意的是，辐射传热不需要接触，也没有传热方向的限制。

因此，在工业生产过程中，广泛使用红外线加热、热辐射干燥等技术。

三种热量传递方式在我们的日常生活中无处不在，它们相互作用，共同发挥作用。

例如，当我们用电烙铁烙衣服时，烙铁底部传导热量给衣物，而同时通过对流的方式，空气也会帮助热量传递到衣物上。

传热学主要知识点1. 热量传递的三种基本方式。

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。

2. 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一般只发生在密实的固体中。

3. 对流（热对流）(Convection)的概念。

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。

4 对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，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5. 牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

q ' = h (t w - t ∞ )(w)= q 'A = Ah (t w - t ∞ )w / m 2h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ' 是热流密度（导热速率），单位(W/m 2)是导热量 W6. 热辐射的特点。

a 任何物体，只要温度高于 0 K ，就会不停地向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的 4 次方。

7. 导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：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、壁面形状大小等传热系数： 是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

第一章 导热理论基础1 傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。

傅立叶定律（导热基本定律）：q ' = -k ∂dT q ' = -k ∇T = -k (i ∂T + j ∂T + k ∂T) x ∂dx ∂x ∂y ∂zq ' = -k ∂T n ∂nT(x,y,z)为标量温度场圆筒壁表面的导热速率 q r= -kA dTdr = -k (2rL ) dT dr垂直导过等温面的热流密度，正比于该处的温度梯度，方向与温度梯度相反。

热量传递的方式热量传递是物体之间的能量传递过程，常常发生在热源和冷源之间。

根据能量转移的方式，热量传递可以分为三种方式：热传导、对流和辐射。

一、热传导热传导是指物体内部不同部分之间能量的传递。

热传导发生的前提是物质的直接接触和温度差异。

在固体中，热量的传递主要通过原子或分子间的碰撞和振动来实现。

固体的热传导通常较快，是因为固体的分子之间的相互作用力较大。

热传导特性取决于物质的导热系数、传热面积和温度差。

二、对流对流是指通过物体移动介质的能量传递过程。

传热介质可以是液体或气体，通常由于热胀冷缩引起的流体运动。

对流传热的速率取决于流体的温度差、流动速度、介质的热传导能力等因素。

对流传热的例子包括水的沸腾、气体的对流循环等。

对流传热可以有效地将热量从热源处传递到周围环境。

三、辐射辐射是指由物体表面发出的电磁波能量传递。

辐射热传递不需要介质或物质之间的接触，能够在真空中传播。

物体的辐射热量与其表面的温度和表面特性有关。

根据斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射的热量与物体的温度的四次方成正比。

因此，温度较高的物体辐射的热量较多。

常见的辐射热传递包括太阳辐射、火焰辐射和电磁辐射等。

综上所述，热传导、对流和辐射是常见的热量传递方式。

热传导发生在物体内部，依赖于物质的导热性能；对流通过移动的介质传递热量，涉及流体运动；辐射则是通过物体表面的电磁波辐射传热。

这三种方式通常同时存在于热量传递的过程中。

对于不同的热传导方式，我们可以根据具体情况采取相应的传热方式来控制热量的传递，例如利用导热性能较低的材料隔绝热传导，或调节介质的流动来控制对流传热。

传热学主要知识点1.热量传递的三种基本方式。

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。

2．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一般只发生在密实的固体中。

3.对流（热对流）(Convection)的概念。

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。

4对流换热的特点。

当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，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 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。

[]W )(∞-=t t hA Φw []2m W )( f w t t h AΦq -==6. 热辐射的特点。

a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。

导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。

表面传热系数：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。

传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。

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：；空气：；保温材料：<；水垢：1-3；烟垢：。

8.实际热量传递过程：常常表现为三种基本方式的相互串联/并联作用。

9.复杂传热过程Upside surface: adiabaticDownside surface: adiabatic xai LL2L A/A/A/第一章导热理论基础1傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的意义。