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传热学教案9第9章传热过程分析与换热器热计算第一章已经讨论过传热过程和传热系数。
传热过程分析求解的基本关系为传热方程式(1-11)。
即：??kA(tf1?tf2)式中k为传热系数(在容易与对流换热表面传热系数相混淆时，称总传热系数）。
本节将对通过平壁、圆筒壁的传热系数作进一步分析。
肋壁是工程技术领域中广泛用来增强换热的金属壁面，本节将详细讨论通过肋壁的传热系数计算式，并对与此相关的圆管的临界热绝缘直径问题作出相应的分析。
1．通过平壁的传热通过平壁的传热在第一章已经讨论过，其传热系数可按式（1－12）计算，即：k?11h1????1h2 （9－1）由于平壁两侧的面积是相等的，因此传热系数的数值不论对哪一侧来说都是一样的。
式中表面传热系数h1和h2，可以根据具体情况选用以前各章相应的公式来确定。
这里补充说明一点：如果通过壁面的流体是含有二氧化碳、水蒸气等三原子气体的烟气，则一般既要考虑对流换热，也要计及辐射换热。
例如，锅炉省煤器的烟气侧换热就属于这种情况。
这时可采用复合表面传热系数代替上式中的传热系数。
2.通过圆管的传热圆管外侧的表面积不相等，所以对内侧和外侧而言的传热系数在数值上是不同的。
对管长为l的一段圆管的传热过程来作分析。
参看图9-1，管子内半径为ri，外半径为ro （内径和外径分别为di和do），管壁材料的导热系数为?，管子内、外侧的复合表面传热系数分别为hi和ho，内、外侧壁温分别为twi和two。
传热过程包括管内流体到管内侧壁面、管内侧壁面到外侧壁面、管外侧壁面到外侧流体三个环节。
在稳态条件下，通过各环节的热流量?是不变的。
各环节的温度差可表示如下：tfi?twi??hi?dil?2??l图9-1 通过圆管的传热doditwi?two?lntwo?tfo??ho?dol三式相加可导得：???l?tfi?tfo?1hidi?12?lndodi?1hodo （9-2）对外侧面积而言的传热系数k的定义式由下式表示：??kAo?tfi?tfo??k?dol?tfi?tfo?（9-3）从以上两式的对比中可以得以管外侧面积为基准的传热系数计算式：k?11dohidi?do2?lndodi?1ho （9-4）习惯上，工程计算都以管外侧面积为基准，所以式（9-4）中的k就未加下角码“o”从热阻的角度看，式（9-4）可以改写成：1kAo?1hiAi?12??llndodi?1hoAo （9-5）等式左边是对管外壁而言的传热总热阻，右边三项分别是管内、管壁、管外三个传热环节的热阻。
《传热学讲稿》教案传热学讲稿教案一、教学目标：1.理解传热学的基本概念和原理。
2.掌握热传导、对流传热和辐射传热的基本概念和数学表达。
3.了解传热学在工程实践中的应用。
二、教学重点与难点：1.热传导基本概念和数学表达。
2.对流传热原理和计算方法。
3.辐射传热的基本原理和计算方法。
三、教学准备：1.教学资料：PPT、教学录像、实验仪器。
2.教学辅助工具：投影仪、计算器。
四、教学过程：步骤一：导入（10分钟）1.利用教学录像或实验仪器展示一个热传导实验，引起学生对传热学的兴趣。
2.提出问题：你们觉得热是如何传导的？步骤二：热传导（30分钟）1.讲解热传导的基本概念和数学表达，包括传热的方式、传热方程等。
2.展示实验：用铜棒传热实验，通过测量温度的变化来验证热传导的存在。
3.讲解热传导实例，并引导学生用传热方程来解决问题。
步骤三：对流传热（30分钟）1.讲解对流传热的原理和计算方法。
2.展示实验：用水箱传热实验，通过观察水的流动和温度变化来验证对流传热的存在。
3.讲解对流传热实例，并引导学生用对流传热公式来解决问题。
步骤四：辐射传热（30分钟）1.讲解辐射传热的基本原理和计算方法。
2.展示实验：用黑体辐射传热实验，通过测量黑体的辐射能量来验证辐射传热的存在。
3.讲解辐射传热实例，并引导学生用辐射传热公式来解决问题。
步骤五：应用实例（20分钟）1.引导学生思考传热学在工程实践中的应用。
2.展示传热学在建筑、冶金、能源等领域的应用实例。
3.让学生自主选择一个实例进行研究并进行报告。
步骤六：小结与拓展（10分钟）1.对传热学的重点内容进行小结，并解答学生提出的疑问。
2.引导学生拓展传热学的知识，查阅相关文献或进行更深入的研究。
五、教学评价：1.讲稿撰写评价：鼓励学生探索传热学的知识，理论与实践相结合。
2.学生报告评价：评估学生对传热学应用实例的研究和表达能力。
六、教学延伸：1.鼓励学生参与与传热学相关的科研课题或实验项目。
9.热辐射基本定律及物体的辐射特性9.1知识结构1. 辐射换热的特点；2. 基本定律（Planek ， Wien ， S-B ， Lambert ， Kirchoff （推论））；3.定义：黑体，灰体，黑度（发射率），光谱黑度，定向黑度，吸收比，光谱吸收比，辐射力，光谱辐射力，定向辐射力，定向辐射强度9.2重点内容剖析9.2.1 热辐射的基本概念、热辐射的物理本质 辐射一一物体通过电磁波传递能量的现象 热辐射——由于热的原因而产生的电磁波辐射（改变物体内部微观粒子的热运动状态，将部分内能转换为电磁波的能量发送出去的过程）热辐射传播速度c 、波长入和频率f 之间的关系：c=f •入 热辐射的主要波谱:、吸收比、反射比和穿透比热辐射到达物体表面后的传播途径如 图 9-1。
根据热平衡原理，投入辐射等于反射辐 射、吸收辐射和穿透辐射之和。
t > 0 K内1 -- ! ■的物体匕匕厶冃------- F辐射特性吸收特性 辐射和吸收的总效果 L 不同温度 V不同波长 l 不同方向 —不同波长辐射换热紫外 入110.10.38 100pm辐射能 辐射能 可见红外0.76 4 2011(9-1)图9-2位移定律演示理想体:吸收比a =1 f 绝对黑体（黑体）反射比p=1 f 镜体（对于漫反射称为白体） 穿透比 T 1 f 绝对透明体（透明体）922黑体辐射辐射力一一单位 时间内物体单位 表面积向半球空间 所有方向发射的 全部波 长的辐射能总量，记为： E 。
光谱辐射力一一单位时间内物体单位表面积向半球空间所有方向发射的 某一波长的辐射能，记为：E X o 显然：E 0 Ed(9-2)E f T,,表面特性、普朗克定律（黑体的光谱辐射力）5W/m 3(9-3)式中： 入波长，m ;T ――黑体的绝对温度， K ;C1第一辐射常量，3.742 X 10-16 W • m 2C2——第二辐射常量，1.4388 X 10-2 m • KE bC 1 c 2 / Te、维恩位移（光谱辐射力的峰值点随温度的升高向短波区移动）定律Emax, T4 max, T 2由普朗克定律，令:其中：max 为某一温度下最大光谱辐射力所对应的波长（如图 三、 斯蒂芬-波尔兹曼定律（四次方定律）4黑体辐射力：E bE b d T 4 C o —W/m 2（9-5）100式中：0 ------- 黑体辐射常数，5.67X 10-8W/（m 2K 4）; C O ――黑体辐射系数，5.67W/（m 2K 4）。
