东北大学+传热学+笔记
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第六版传热学知识点数理一天背完绪论1.热能传递的基本方式:热传导热对流热辐射2.热传导当物体内有温度差或两个不同物体接触时,在各部分之间不发生相对位移的情况下,依靠物质微粒分子原子或自由电子的热运动产生的热传递现象,导热是物质的属性,可以在固体液体及气体中发生。
在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中,液体和气体中可能出现对流。
3.热对流由于流体宏观运动引起的流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺杂引起的热量传递。
工程上研究流体通过一个物体表面时流体对物体表面间热量传递的过程,称对流传热。
流动起因分类为自然对流与强制对流,另有沸腾传热与凝结传热。
4.热辐射依靠物体表面发射可见和不可见射线电磁波又称光子传递热量。
辐射与吸收的过程造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递。
5.热流量单位时间内通过某一定面积的热量成为热流量6.热流密度单位时间通过单位面积的热量7.傅里叶定律牛顿冷却公式斯蒂芬玻尔兹曼定律导热理论基础1.温度场某一时刻物体的温度在空间上的分布,温度是三维坐标与时间的函数。
温度不随时间变化的温度场为稳态温度场。
2.等温面与等温线温度场中所有温度相同的点连接构成等温面,不同的等温面与同一平面相交称为等温线。
同一时刻同一地点不能具有一个以上的温度值,等温面线不会彼此相交。
疏密反映区域导热热流密度的大小。
3.温度梯度沿不同方向单位距离的温度变化称为温度的变化率。
以等温面上一点的法线方向为方向,数值等于这个最大温度变化率的矢量称为温度梯度。
4.热流矢量等温面上某点以通过该点的最大热流密度方向为方向,数值上等于沿该方向热流密度的矢量称为热流密度矢量。
5.傅里叶定律把热流矢量与温度梯度联系起来,热流矢量和温度梯度位于等温面的同一法线上,但指向温度降低的方向。
6.热导率热导率的数值就是物体中单位温度降低单位时间通过单位面积的到热量。
热导率表征物质导热能力的大小。
一般而言金属比非金属具有较高的热导率,物质的固相比它们的液相热导率高,液相比气相高,晶体又比无定形态具有较好的导热性能,晶体中的化学杂志会降低其热导率,纯金属比对应的合金具有高得多的热导率。
传热学知识点总结本文将围绕传热学的基本概念、传热方式、传热方程、传热实验和应用等方面进行详细的介绍和总结,以便读者更好地了解传热学的相关知识。
一、传热学的基本概念1. 热量传递热量传递是指物体内部或物体之间由于温度差异而产生的热量的传递过程。
热量的传递方式主要有传导、对流和辐射三种。
2. 传热方程传热方程描述了物体内部或物体之间热量传递的数学关系,是传热学的基础理论。
传热方程一般包括传热率、温度差和传热面积等参数,可以用来计算热量传递的速率和大小。
3. 传热系数传热系数是描述物体材料对热量传递率影响的重要参数,通常用符号h表示。
在物质传热过程中,传热系数的大小直接影响热量的传递速率。
4. 传热表面积传热表面积是指在热量传递过程中热量流经的表面积,是计算热传递速率的重要参数。
传热表面积的大小与物体的形状和大小有关,也与传热方式和传热系数有关。
5. 热传导热传导是一种物质内部热量传递的方式,指的是热量通过物质内部原子、分子之间相互作用的传递过程。
热传导是传热学的基本概念之一。
6. 热对流热对流是一种物体表面热量传递的方式,指的是热量通过流体传递到物体表面,然后再由物体表面传递到其它介质的传热过程。
7. 热辐射热辐射是一种通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
热辐射是传热学的另一个基本概念之一。
二、传热方式1. 传导传热传导传热是指热量通过物质内部的原子、分子的直接作用而传递的方式。
在传导传热过程中,热量的传递是从高温区向低温区进行的,其传热速率与温度差和物质的传热系数有关。
2. 对流传热对流传热是指流体传热传递的方式,包括自然对流和强制对流两种。
在对流传热过程中,流体的流动是热量传递的主要形式,其传热速率与流体的流速、温度差和传热面积有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式,是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
在辐射传热过程中,热量的传递不依赖于介质,而是通过电磁波的辐射进行的。
1. 耗散函数中的耗散热的概念,法向应力可否转化为耗散热答: 课本18——19页22222222223xxyxzxxy yy zy xz yz zz u u u v v v w w w xyz x y z x y z u v w u v u w v w x y z y x z x z y μτττττττττμ⎛⎫⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂∂=++++++++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++++++++⎢⎥ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦- Φ2u v w x y z μ⎛⎫∂∂∂++ ⎪∂∂∂⎝⎭μΦ称为能量耗散函数。
耗散热是单位时间内粘性应力,包括粘性切向应力和粘性法向应力,对控制体内流体所做的功不可逆的转变为热能的那一部分,所以法向应力可以转化为耗散热。
粘性切向应力:xy xz yx yz zx zy ττττττ;粘性法向应力:xx yy zz τττ2. 卡门三层通用模型的理论缺陷答:课本146——147页卡门根据壁区的粘性底层,过渡区和湍流核心层提出三层模型的速度分布: 粘性底层:5y +≤,u y ++=过渡区:530y +≤≤,5ln 3.055ln 15yu y +++⎛⎫=-≈+ ⎪⎝⎭湍流核心区:30y +≤ , 2.5ln 5.5u y ++=+其中*u u u+=,*u y y v+=,*u =卡门三层通用模型导得的通用速度分布式比普朗特速度分布精确,不但可以用于平壁湍流,也可用于管内湍流。
在对流换热的计算中,可以比普朗特的两层模型公式取得更好的结果。
缺陷:1) 在P r 30 的情况下,卡门三层通用模型应用于管内湍流对流换热时仍然不能得到满意的结果,其原因在于该通用速度分布完全忽略了湍流的动量传递()0t v =。
2) 在圆管中心线处r u r=∂∂应等于零。
3) 尽管卡门三层模型在描述湍流速度分布本身时与实验结果比较符合,但是用它来计算与速度梯度有关的比值/t v v ,就不那么完全正确。
传热学知识点总结传热学是研究热量从一个物体或一个系统传递到另一个物体或系统的科学。
它是热力学的一部分,具有广泛的应用领域,包括能源转换、热力学系统设计和工艺优化等。
以下是传热学的一些重要知识点的总结:1.热传导:热量通过直接接触和分子间的碰撞传递。
在固体中,热传导是最主要的传热方式,其传递速率与物质的热导率、温度梯度和传热距离有关。
2.热对流:热量通过流体(液体或气体)的流动传递。
对流传热的速率取决于流体的速度、温度差和传热面积。
3.热辐射:热能以电磁波的形式从热源发出,无需介质介导即可传递热量。
热辐射与物体的温度和表面特性有关,如表面的发射率和吸收率。
4.导热方程:描述了热传导现象,可以用来计算温度随时间和空间的变化。
它与热导率、物体的几何形状和边界条件有关。
5.导热系数:材料的物理性质,描述了材料导热性能的好坏。
较高的导热系数表示材料更好地传递热量。
6.热对流换热系数:描述了流体换热的能力,表示单位面积上的热量传递速率和温度差之间的关系。
7.四能截面:描述了热辐射的性质,反映了物体吸收、反射和透射电磁波的能力。
8.热阻和热导率:用于描述物体或系统中热量传递的难易程度。
热阻与热导率成反比。
9.传热过程中的能量守恒:热量传递过程中,能量守恒定律适用。
传热的总能量输入等于输出。
10.辐射传热公式:根据黑体辐射定律,描述了热辐射的能量传递,常用于计算热源辐射的热量。
11.对流换热公式:根据精细的实验和理论研究,发展了一系列对流换热公式,用于估算流体对流传热。
12.热导率与温度的关系:大多数材料的热导率随温度的升高而增大,但也有一些例外情况。
13. 传热表征:传热通常使用无量纲数值来表征,如Nusselt数、Prandtl数和Reynolds数,它们描述了传热过程中流体的性质和行为。
14.界面传热:当两个物体或系统接触时,它们之间的传热称为界面传热。
界面传热常见的形式包括对流传热和热辐射。
15.传热器件和应用:传热学的知识应用于各种传热器件和系统,如换热器、蒸发器、冷却器等,为工程和科技应用提供了基础。
传热学知识点总结传热学是研究物质内部和不同物质之间能量传递的一门科学。
它广泛应用于工程领域,涉及到热传导、对流传热和辐射传热等多个方面。
下面我将总结一些传热学的重要知识点。
1.傅立叶定律:它是传热学中最基本的定律之一,也被称为热传导定律。
根据傅立叶定律,热传导速率正比于温度梯度的负值。
数学上可以表示为q=-k∇T,其中q是单位时间内的热流量,k是导热系数,∇T是温度梯度。
2.热传导:指的是热量通过物质内部的传递过程。
在固体中,热传导主要通过分子振动、电子热传导和晶格热传导等方式进行。
3.热对流:指的是通过流体的流动来传递热量。
热对流可以分为自然对流和强制对流两种形式。
自然对流是由于密度差异引起的,而强制对流是通过外部力的作用产生的。
4.辐射传热:是指热量通过电磁波的辐射传递。
所有物体在温度大于绝对零度时都会发出辐射,而辐射传热不需要通过介质传递。
辐射传热受到物体的表面性质和温度的影响。
5.热导率:是材料传导热量的能力的度量,通常用导热系数k来表示。
热导率越大,材料传导热量的能力就越强。
各种材料的热导率不同,可以用于选择合适的材料来满足特定的传热要求。
6.热阻和热导:热阻是指阻碍热量传递的能力。
热阻的大小与材料的导热性质和传热面积有关。
热导是热量在单位时间内通过材料的能力,可以用于计算传热速率。
7.对流换热系数:对流传热时,介质和界面的性质会影响传热速率。
通过引入对流换热系数h,可以描述介质与界面之间的热量传递能力。
对流换热系数与流体性质、流动方式和传热界面的条件有关。
8.对流传热的努塞尔数:努塞尔数是用于表征对流传热能力的无量纲数。
努塞尔数与热传导、对流传热系数和传热面积有关。
9.辐射传热的黑体辐射:黑体辐射指的是一个完美吸收和辐射的物体的辐射行为。
根据斯蒂芬-波尔兹曼定律,黑体辐射功率与温度的四次方成正比。
黑体辐射是辐射传热中一个重要的概念。
10.换热器:换热器是用于在两个流体之间传递热量的设备。
复习提纲一、 基本内容1、 导热2、 对流3、 辐射4、 换热器分类二、 导热1、 基本概念导热系数、导温系数(热扩散系数)、温度场、稳态与非稳态换热、等温线、初始条件、三类边界条件及其数学表达式、热阻、接触热阻。
2、 理论傅里叶定律:t n q ntgrad λλ-=∂∂-=导热微分方程:τρ∂∂t c =λ(x∂∂x t ∂∂)+)(y t y ∂∂∂∂λ+)(zt z ∂∂∂∂λ+Φ 3、 计算(1)、平壁:Φ=nn w w n t t A λδλδ++-+...)(1111=1211/)_(δλw w t t A……=n w w n n n t t A δλ/)(1+-(2)、圆筒壁:n n n n w w d d t t L 112111ln 1ln 1)(2+++⋅⋅⋅⋅+-=Φπ=12121ln 1)(2d d t t L w w λπ-…… =nn n n w n w d t t L 11ln 1)(2++-π(3)、圆球壁(导热实验):δπλ)(2121t t d d -=Φ(4)、肋效率: f η=实际散热量/假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量(λ=∞) (5)、等截面直肋(肋端绝热)温度分布: θ=0θch(m(x-H))/ch(mH), cA hpm λ=肋端: )(/0mH ch h θθ= 热量:)(0mH th m hpθ=Φ肋效率:mHmH th f )(=η (6)、有内热源的导热温度分布:f t hx t +Φ+-Φ=δδλ)(222(第三类边界条件)w t x t +-Φ=)(222δλ(第一类边界条件)热流密度:x xt q Φ=-= d d λ (7)、变截面一维稳态导热:⎰-=Φ-21)(/)(21x x x A dxt t λ 其中:120(1)2t t bλλ+=+ (8)、导热问题差分方程建立:1)、差分替代微分 2)、控制容积法三、 非稳态导热1、 基本概念毕渥准则数(Bi 、v Bi )、傅立叶数(Fo 、v Fo )、时间常数、集总参数法及其使用条件、分离变量法和诺谟图。
《传热学》总复习提纲[1]《传热学》提纲绪论1.导热、对流及对流换热、热辐射及辐射换热、复合换热及传热过程的概念。
2.三种基本传热方式的联系与区别。
导热基本定律及稳态导热一、导热基本定律1.温度场稳态温度场、非稳态温度场、一维温度场、二维温度场、均匀温度场等概念及数学式。
等温线、等温面概念及特点。
2.导热基本定律(傅里叶定律)1)温度梯度定义式、方向、单位。
2)热流密度、热流量定义、单位。
3)傅里叶定律定义式、各量符号、单位、适用条件及意义。
3.导热系数1)导热系数定义、符号、单位、物理意义。
2)影响导热系数数值的主要因素;保温材料。
二、导热微分方程及定解条件1.导热系数为常数、无内热源、稳态导热的导热微分方程;建立方程时依据的定律。
2.导热问题三类边界条件的语言叙述及数学表达式。
3.导温系数定义、物理意义、与导热系数的异同。
三、通过平壁、圆筒壁、球壳和肋片的一维稳态导热1.平壁的导热单层平壁温度分布、热阻、热流密度、热流量计算及温度分布特点;多层平壁热阻、热流密度、热流量、界面温度计算;串联热阻叠加原则及使用条件。
2.圆筒壁的导热单层圆筒壁温度分布、热阻、热流量、单位管长的导热热流量计算;多层圆筒壁热阻、热流量、单位管长的导热热流量、界面温度计算。
3.球壳的导热球壳温度分布、热阻、热流量计算。
4.肋片的导热肋片的作用、肋片导热的特点;过余温度概念;肋效率定义;温度分布、肋片散热量的计算;套管温度计测温误差原因及降低测温误差措施。
对流换热一、对流换热概说1.研究对流换热的目的、牛顿冷却公式的定义式、符号、意义;表面传热系数与何因素有关。
2.影响对流换热的因素。
3.对流换热的分类。
4.对流换热微分方程与导热问题第三类边界条件的区别。
二、对流换热问题的数学描写(对流换热微分方程组)建立对流换热能量微分方程、质量方程、动量守恒方程的意义。
三、对流换热的边界层1.粘性流体、层流与湍流、层流底层等概念;临界雷诺数及其作用;流体流过平板时的临界雷诺数数值、流体流过圆管时的临界雷诺数数值。