传热学总复习提纲

839传热学复习大纲839《传热学》复习大纲一、考试的基本要求∶1.了解传热学的工程应用背景，熟练掌握传热学的基本概念。

2.熟练掌握导热基本定律及导热问题的基本分析方法，对简单几何形状的常物性、无内热源稳态与非稳态导热问题能进行熟练的分析及计算；掌握周期性变化边界条件下非稳态导热问题温度场及热流密度随时间的变化规律；初步掌握导热问题数值解法的基本方法。

3.较深刻地了解对流传热的各种影响因素，熟悉对流传热所遵循的基本原理及相应准则的物理含义；对受迫对流传热和自然对流传热能定性做出正确判断，并能熟练运用准则关联式进行对流传热问题的计算。

4.掌握热辐射的基本概念与基本定律；熟悉角系数及利用辐射传热网络进行黑体与灰体表面间的辐射传热计算；初步了解气体辐射传热的特性。

5.掌握传热过程及复合传热所遵循的基本规律，了解强化传热及削弱传热的基本途径；掌握换热器的两种基本计算方法：平均温压法和传热单元数法。

二、考试方式和考试时间闭卷考试，总分150，考试时间为180 分钟。

三、参考书目（仅供参考）1.章熙民、任泽霈等编著：《传热学》（第六版），中国建筑工业出版社，2014.82.杨世铭、陶文铨编著：《传热学》（第四版），高等教育出版社，2006.8四、试题类型：主要包括名词解释、填空题、选择题、是非题、简答题、计算填空题、计算题等类型，并根据每年的考试要求做相应调整，分值分布：基本概念题与基本理论分析题50%，应用计算题50%。

五、考试内容及要求绪论1.传热学的研究对象及研究内容2.热量传递的三种基本方式3.传热过程及热阻要求：掌握热传导、热对流、热辐射、传热过程、热阻等基本概念，了解热量传递的三种基本方式的定义和机理。

第一章导热理论基础1.基本概念------温度场、温度梯度、导热系数2.导热基本定律------傅立叶定律3.导热微分方程式及定解条件要求：掌握温度场、温度梯度、导热系数、导热基本定律、导热微分方程式及定解条件等，了解导热系数的定义和影响因素，以及导热微分方程式的推导和在不同坐标系中的表达形式。

.1．傅里叶定律:在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。

2．临界热绝缘直径: 临界热绝缘直径dc是指对应于总热阻RL为极小值时的保温层外径，只有当管道外径d2大鱼临界热绝缘直径dc时，覆盖保温层才肯定有效地起到减少热损失的作用。

3．速度边界层：在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层。

4．温度边界层：在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。

5．定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。

6．特征尺度：对于对流传热起决定作用的几何尺寸。

7．相似准则：(如Nu,Re,Pr,Gr,Ra)：由几个变量组成的无量纲的组合量。

8．珠状凝结：当凝结液不能润湿壁面(θ>90˚)时，凝结液在壁面上形成许多液滴，而不形成连续的液膜。

9．膜状凝结：当液体能润湿壁面时，凝结液和壁面的润湿角(液体与壁面交界处的切面经液体到壁面的交角)θ<90˚，凝结液在壁面上形成一层完整的液膜。

10．核态沸腾：在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加热表面的速度，汽泡的剧烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增加。

11．膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层，相变过程不是发生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。

12．热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。

13．吸收比：投射到物体表面的热辐射中被物体所吸收的比例。

14．反射比：投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。

15．穿透比：投射到物体表面的热辐射中穿透物体的比例。

16．黑体：吸收比α= 1的物体。

17．白体：反射比ρ=l的物体(漫射表面)18．透明体：透射比τ= 1的物体19．灰体：光谱吸收比与波长无关的理想物体。

20．黑度：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值，即物体发射能力接近黑体的程度。

传热学复习资料（全）0.2.1、导热（热传导） 1 、概念定义：物体各部分之间不发⽣相对位移或不同物体直接接触时，依靠分⼦、原⼦及⾃由电⼦等微观粒⼦的热运动⽽产⽣的热量传递称导热。

如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。

3、导热的基本规1 ）傅⽴叶定律 1822 年，法国数学家如图所⽰的两个表⾯分别维持均匀恒定温度的平板，是个⼀维导热问题。

考察x ⽅向上任意⼀个厚度为dx 的微元层律根据傅⾥叶定律，单位时间内通过该层的热流量与温度变化率及平板⾯积A 成正⽐，即式中是⽐例系数，称为热导率，⼜称导热系数，负号表⽰热量传递的⽅向与温度升⾼的⽅向式中是⽐例系数，称为热导率，⼜称导热系数，负号表⽰热量传递的⽅向与温度升⾼的⽅向相反式中是⽐例系数，称为热导率，⼜称导热系数，负号表⽰热量传递的⽅向与温度升⾼的⽅向相反。

2 ）热流量单位时间内通过某⼀给定⾯积的热量称为热流量，记为，单位 w 。

3 ）热流密度单位时间内通过单位⾯积的热量称为热流密度，记为 q ，单位 w/ ㎡。

当物体的温度仅在 x ⽅向发⽣变化时，按傅⽴叶定律，热流密度的表达式为:说明：傅⽴叶定律⼜称导热基本定律，式（1-1）、（1-2）是⼀维稳态导热时傅⽴叶定律的数学表达式。

通过分析可知：（1）当温度 t 沿 x ⽅向增加时，＞０⽽ q ＜０，说明此时热量沿 x 减⼩的⽅向传递；（2）反之，当 <0 时， q > 0 ，说明热量沿 x 增加的⽅向传递。

4 ）导热系数λ表征材料导热性能优劣的参数，是⼀种物性参数，单位： w/(m ·℃ )。

不同材料的导热系数值不同，即使同⼀种材料导热系数值与温度等因素有关。

5) ⼀维稳态导热及其导热热阻如图1-3所⽰，稳态 ? q = const ，于是积分Fourier 定律有：dxdt Aλ-=Φ⽓体液体⾮⾦属固体⾦属λλλλ>>>导热热阻,K/W 单位⾯积导热热阻，m2· K/W 0.2.2、热对流1 、基本概念1) 热对流：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。

传热学1.热力学三大定律+第零定律① 热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向他传递的热量与外界对他做功的和。

② 热力学第二定律：克劳修斯表述：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但是反之不行。

开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。

只要温差存在的地方，就有热能从自发地从高温物体向低温物体传递。

③ 热力学第三定律：绝对零度不可能达到。

④ 热力学第零定律：如果两个热力学系统都第三个热力学系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡。

2.各个科技技术领域中遇到的的传热学问题可以大致归纳为三种类型的问题 ①强化传热 ②削弱传热 ③温度控制3.热能传递的三种方式①热传导—物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生热能传递。

②热对流—由于流体的宏观运动二引起的流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互混掺所导致的热量传递。

③热辐射—物体通过电磁波来传递能量的方式。

（由于热的原因发出的辐射为热辐射）4.傅里叶定律（导热基本定律）热流密度q=-λdx dt（一维） 负号表示热量传递方向与温度升高方向相反 q —单位时间内通过某一给定面积的热量（矢量）。

λ金属>λ液体>λ气体 λ—导热系数表示材料的导热性能优劣的参数，即是一种热物性参数。

W/（m ·k ）5.自然对流与强制对流自然对流—由于流体冷热各部分的密度不同而引起的。

强制对流—流体的流动是由于水泵、风机或者其他压差作用所造成的。

Q=Ah tf tw - 表面传热系数h —不仅取决于流体物性（λρCp ）以及换热表面的形状、大小与布置海域流速密切相关。

① 水的对流传热比空气强②有相变的优于无相变的③强制对流优于自然对流6.热辐射的特点①热辐射可以在真空中传递（即无物质存在也可以传递）② 热辐射不仅产生能量传递，而且还伴随着能量形式的转换（热能—>辐射能—>热能）7.斯托芬-波尔兹曼定律φ=AT εσ4 -σ斯托芬-波尔兹曼常量 -ε物体发射率（黑度<1）8.导热机理气体导热—气体分子不规则热运动导电固体—自由电子的运动非导电固体—晶格结构振动的传递9.笛卡尔坐标系三维非稳态导热微分方程φλλλτρ+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂)()()(zt z y t y x t x t c⇒c z t y t x t a t ρφτ+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂)(222222 令a =cρλ（热扩散系数）⇒常物性，无内热源)(222222zt y t x t a t ∂∂+∂∂+∂∂=∂∂τ⇒常物性，稳态0222222=+∂∂+∂∂+∂∂λφzt y t x t 泊松方程⇒常物性，稳态，无内热源0222222=∂∂+∂∂+∂∂zt y t x t 拉普拉斯方程10.定解条件对于非稳态导热问题⇒定解条件（初始条件+边界条件）①第一类边界条件：规定了边界上的温度②第二类边界条件：规定了边界上的热流密度③第三类边界条件：规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数及周围流体的温度。

热工学传热学部分复习提纲“传热学部分”复习提纲一、名词解释1.传热学：研究在温差作用下热量传递规律的一门学科。

2.传热的基本方式：导热、对流与热辐射3.导热：温度不同的物体直接接触或同一物体不同温度的各部分之间，依靠物质的分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而引起的一种能量传递现象。

4.热对流：（对流）在有温差的条件下，伴随物体宏观移动发生的，因冷热流体相互掺混所应起的热量传递现象。

5.对流换热：工程上大量遇到的是流体流过一固体壁面时所发生的热交换过程。

6.热辐射：由于热的原因而发生的辐射。

7.辐射换热：物体辐射和吸收的综合结果产生了物体间的热量传递。

8.传热过程：由高温流体经固体壁传给低温流体的过程。

9.热阻叠加原理：传热过程的总热阻等于组成该过程的各串联环节中各部分分热阻之和。

10.传热量：单位时间内，通过某一给定传热面积A传递的热量。

符号φ单位W11.热流通量：（热流密度）单位时间内，通过单位面积传递的热量。

符号q 单位W/m212.傅里叶定律：热流密度与该时刻同一处的温度梯度成正比，而方向与温度梯度方向相反。

13.导温系数：（热扩散系数）a=λ/cρ单位m2/s导温系数越大，则在线沟通的外部条件下，物体内部热量传播的速率就越高，物体内部各处的温差就越小。

14.流动边界层：（速度边界层）流速剧烈变化的薄层。

15.热边界层:（温度边界层）当流体与固面壁进行对流换热时，在紧贴壁面的一层流体中，流体的温度由壁面温度变化到主流温度，我们把温度剧烈变化的这一薄层成为热边界层。

16.凝结换热及其两种形式：蒸汽低于它的相应压力下饱和温度的冷壁面相接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷壁面上。

①膜状凝结：润湿性液体的蒸气凝结时，在壁面上形成一层完整的液膜。

②珠状凝结：非润湿性液体的蒸气凝结时，在壁面上凝聚成一颗颗液珠。

珠状凝结表面传热系数是膜状凝结表面传热系数的十余倍，珠状凝结很不稳定。

17.辐射动平衡：若换热物体间的温度相同，他们辐射和吸收的能量恰好相等，物体间辐射换热量等于零，但物体间的辐射吸收过程仍在进行。

CH1 绪论1 热能传递的三种方式是、和，各自的物理机理是什么？2 换热方式分析：图1-3，习题4、7。

3 区别概念：热流量与热流密度，热对流与对流传热，热辐射与辐射传热，传热过程，传热过程热阻与面积热阻。

4 表1-3 热量传递的速率方程。

5 习题10、12、18、21、31、32。

CH2 稳态热传导1 概念：温度场、等温面（线）及其特点。

2 傅立叶定律的文字表述、一般形式的数学表达式。

3 导热系数的定义，其数值大小取决于，一般来讲λ金属λ非金属，λ金属λ液体λ气体。

4 保温材料的定义是。

5 了解三维非稳态导热微分方程式的一般形式，在稳态、一维稳态无内热源、一维稳态有内热源、二维稳态、非稳态、集中参数法（零维非稳态）、一维非稳态等条件下的具体方程形式。

6 定解条件包括初始条件和边界条件，常见的三类边界条件分别是。

7 热扩散率又叫，其表达式是。

8 理解肋片温度场数学描写的导出方法：导热微分方程+折算内热源法和能量守恒法（重点）。

9 肋效率的定义。

10 接触热阻的定义及减小接触热阻的方法。

11 表2-3 一维稳态导热部分分析解汇总（重点热阻表达式）12 例题2-4、2-6（重点分析和讨论）；13使用串连热阻叠加的原则和在换热计算中的应用：习题3、4、6、9、14、16、18、34、51。

14需要在蒸汽管道上加装1根温度计测温套管，可供选作套管材料的有外径×厚度为φ10×1和φ10×2（单位：mm）的铜管、铝管和钢管，其中引起测温误差最小的材料应是规格为的CH3 非稳态热传导1 非稳态导热的两个阶段及各自的特点是什么？图3-22 Bi数的定义式及物理意义，不同情况特征长度选取，Bi的大小对平板中温度分布有何影响（图3-4）？与Nu数的区别是。

3 Fo数的物理意义和表达式分别是。

4 时间常数的表达式。

5 集中参数法的适用条件，温度分布计算公式是。

6 例3-2（注意解题步骤）、例3－12热电偶的时间常数；习题6、12、15。

第4章 传 热1.1 传热的基本方式 热传导,热对流,热辐射2 热传导2．1 傅立叶导热定律与热导率 傅立叶（导热）定律：n Tq ∂∂-=λ式中：q-热流密度，W/m 2； λ-导热系数（热导率），W/(m ·K)。

导热系数λ是物质的物性之一,表征物质导热能力的大小，它反映了导热的快慢，λ越大表示导热越快。

一般，λ金属>λ非金属固体>λ液体>λ气体 (2)液体和气体的热导率 一般T ↑，λL ↓，λg ↑。

（水和甘油除外）2.2 通过单层壁的稳定热传导 2.2.1 单层平壁的稳定热传导RTb T T q ∆=-=λ21或 bT T SQ 21-=λ式中，R=b/λ，导热热阻，m 2•℃/W 2．3 通过多层壁的稳定热传导 2．3．1 多层平壁的稳定热传导334322321121λλλb T T b T T b T T q -=-=-=多层平壁热传导的总推动力（总温度差）为各层温度差之和，总热阻为各层热阻之和。

3 对流传热3．1 牛顿冷却定律与对流传热系数 Q=αS ·ΔT结论：对流传热的热阻主要集中在滞流内层，因此，减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。

3．2 对流传热系数关联式的建立方法 应用准数关联式应注意的事项：(1)公式的应用条件 要在应用条件范围内使用这些经验公式。

(2)定性温度与特征尺寸定性温度：是指用于决定准数中各物性的温度，也就是准数关联式中指定的用来查取物性的温度。

通常，定性温度取：流体进、出口温度的算术平均值特征尺寸：是指在准数关联式中指定的某个固体边界的尺寸。

对于气体或低粘度流体在圆形直管内作强制湍流 （<2倍常温水的粘度）液体，采用如下关联式： Nu=0.023Re 0.8Pr n或 n P i i C u d d )())((023.08.0λμμρλα= 当流体被加热时，n=0.4；当流体被冷却时，n=0.3。

第一章 绪论热量传递过程由导热、对流、辐射3三种基本方式组成。

一 导 热导热又称热传导，是指温度不同的物体各部分无相对位移或不同温度的各部分直接紧密接触时，依靠物质内部分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递的现象。

1、傅里叶公式A t t w wδλ21-=Φ（W ）λ——导热系数，)(CmW∙。

（物理意义：单位厚度的物体具有单位温度差时，在单位时间内其单位面积上的导热量。

）2、热流密度q 1、 对流换热程。

区别2、 牛顿冷却公式h ——对流换热系数，W/(m 2·)。

（物理意义：流体与壁面的温差为1时，单位时间通过单位面积传递的热量。

）三 热辐射物体表面通过电磁波（或光子）来传递热量的过程。

1、 特点○1辐射能可以通过真空自由地传播而无需任何中间介质。

○2一切物体只要具有温度（高于0K ）就能持续地发射和吸收辐射能。

○3不仅具有能量传递，还有能量的转换：热能——电磁波——热能。

2、 辐射换热：依靠辐射进行的热量传递过程。

3、 辐射力物体表面每单位面积在单位时间内对外辐射的全部能量。

4100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b(W/m 2)C b ——辐射系数，C b =5.67W/(m 2·K 4)。

4、 辐射量计算⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛=424121100100T T C q ，四 传热过程1、 总阻2111h h R ++=∑λδ2、 总热流密度)()(辐射换热量对流换热量c rqq q+=第二章导热问题的数学描述一基本概念及傅里叶定律1、基本概念○1等温面：由温度场中同一瞬间温度相同点所组成的面。

○2等温线：等温面上的线，一般指等温面与某一平面的交线。

○3热流线：处处与等温面（线）垂直的线。

2、傅里叶定律（试验定律）q=3、各向热流密度q=1、 定义式=λ2、 实现机理○1○2○3液体：依靠不规则的弹性振动传递热量。

3、 比较同种物质：气液固λλλ>> 不同物质：非金属金属λλ> 4、 温度线性函数)1(bt += λλ三 导热微分方程及定解条件1、 导热微分方程⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧=∇∇=∂∂⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=Φ+∇Φ+∇=∂∂∙∙002222t t a t t c t a t 稳态：非稳态：无内热源稳态：非稳态：有内热源τλρτ拉普拉算子2222222zt yt xt t ∂∂+∂∂+∂∂=∇。