第2章传热学基本知识

墙体的总传热系数。 K －墙体的总传热系数。 墙体的总传热阻。 R －墙体的总传热阻。
二、传热的增强与削弱
1、增强传热的基本途径 Q = KF ∆t
（1）提高传热系数 （2）增大传热面积 （3）增大传热温差
2、增强传热的方法
（1）改变流体的流动状况 （2）改变流体的物性 （3）改变换热表面情况
3、削弱传热的方法
2、热量
定义：物体吸收或放出热能的多少。 定义：物体吸收或放出热能的多少。 热量的单位 国际单位制中： 国际单位制中：J，kJ 工程单位制中：cal， 工程单位制中：cal，kcal 换算关系 换算关系 ：1kcal=4.19kJ 热量与能量的区别： 热量与能量的区别： 我们可以说一个物体含有多少能量， 我们可以说一个物体含有多少能量，但我们不能说它含有 多少热量。 热量是一个过程量 过程量， 多少热量 。 热量是一个 过程量 ， 只有在物体通过热传递 交换热能才谈得上热量。 交换热能才谈得上热量 。 我们可以说一个物体放出多少 热量，吸收多少热量。 热量，吸收多少热量。
（1）热绝缘 （2）改变表面状况
问题： 问题：
1、现实生活中，什么时候需要增强传热，什么 现实生活中，什么时候需要增强传热， 增强传热 时候需要削弱传热 削弱传热？ 时候需要削弱传热？ 吹电风扇为什么会觉得凉快？ 2 、 吹电风扇为什么会觉得凉快 ？ 如果环境温度 大于37 37℃ 会出现什么情况? 大于37℃，会出现什么情况? 3、夏天出汗觉得凉快还是不出汗觉得凉快？出 夏天出汗觉得凉快还是不出汗觉得凉快？ 汗后不擦干为什么容易感冒? 汗后不擦干为什么容易感冒?
c = c0ε
c0 －黑体的辐射系数。 黑体的辐射系数。
ε －物体的黑度，表示物体与黑体的接近程度。 物体的黑度，表示物体与黑体的接近程度。
四、辐射换热的计算
T＞OK的物体都能辐射热量，两物体通过辐射进行热交换， OK的物体都能辐射热量，两物体通过辐射进行热交换， 的物体都能辐射热量 高温物体辐射给低温物体的热量大于低温物体辐射给高 两者差值 温物体的热量，最终两者差 决定换热量。 温物体的热量，最终两者差值决定换热量。
§2－3 对流换热 －
一、对流换热的特征及影响因素
1、定义
依靠流体的运动， 依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处的现象称之 热对流。 为热对流。
2、特征
传热过程中流体质点发生了相对位移， 传热过程中流体质点发生了相对位移，而热传导中质点 流体质点发生了相对位移 并不发生相对位移。 并不发生相对位移。
1、吸热阶段（对流换热和辐射换热） 吸热阶段（对流换热和辐射换热）
qn = α n (tn − tb1 )
2、导热阶段
qλ = tb1 − tb 2 d
①
②
λ
3、放热阶段（对流换热和辐射换热） 放热阶段（对流换热和辐射换热）
qw = α w (tb 2 − tw )
③
由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等， 由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等， 即：
4、影响对流换热的因素
（1）流动的起因
自然对流 受迫对流
（2）流体的流动状态
层流 紊流
（3）流体的物理性质
导热系数、热容、密度、动力粘度等。 导热系数、热容、密度、动力粘度等。
（4）换热表面的几何尺寸、形状与大小 换热表面的几何尺寸、
二、对流换热计算
Q = α (tb − t1 ) F q = α (tb − t1 )
单位时间的导热量
Qλ =
λ
d
(t1 − t2 ) F
Qλ－通过单层平壁的导热量。 通过单层平壁的导热量。
墙壁的传热面积。 F －墙壁的传热面积。 d －墙壁的厚度。 墙壁的厚度。 t1 －墙壁内表面的温度。 墙壁内表面的温度。
λ －墙体材料的导热系数。 墙体材料的导热系数。
t2 －墙壁外表面的温度。 墙壁外表面的温度。
作 业
传热有哪几种基本方式？它们各有何特点？ 传热有哪几种基本方式？它们各有何特点？
T T Q12 = C12 [( 1 ) 4 − ( 2 ) 4 ]ϕ12 F1 100 100 T T Q21 = C21[( 2 ) 4 − ( 1 ) 4 ]ϕ 21 F2 100 100
Q12 = −Q21
ϕ －平均角系数。 平均角系数。
§2－5 传热 －
一、稳定传热的过程
建筑物围护结构和换热设备的传热过程，实际上是导热、 建筑物围护结构和换热设备的传热过程，实际上是导热、 热对流和热辐射三种基本方式都存在的复杂的换热过程。 热对流和热辐射三种基本方式都存在的复杂的换热过程。 以一建筑物外 为例， 建筑物外墙 以一建筑物外墙为例，来分析建筑物围护结构的实际传 热过程。 热过程。 假定墙两侧空气温度分 别为t 别为tn和tw，且tn＞tw， 室内热量通过墙 室内热量通过墙体向外 传热的过程， 传热的过程，要经历三 个阶段。 个阶段。
变换公式的形式，可得： 变换公式的形式，可得：
tb − t1 tb − t1 q= = 1 R
α
对流换热热阻，与对流换热系数成反比。 R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
§2－4 辐射换热 －
一、热辐射的本质和特点
1、定义 2、特点： 特点：
不依靠物质的直接接触而进行能量传递。 不依靠物质的直接接触而进行能量传递。 物质的直接接触而进行能量传递 伴随能量形式两次转化：内能→电磁波能→内能。 伴随能量形式两次转化：内能→电磁波能→内能。 只要T OK，物体都会不断向周围发射热射线。 只要T＞OK，物体都会不断向周围发射热射线。 都会不断 发射热射线 即使没有温差，也存在热辐射， 即使没有温差，也存在热辐射，只不过物体辐射和吸收的 动态平衡。 能量相等，处于动态平衡 能量相等，处于动态平衡。
§2－2 稳定导热 －
一、定义
温度不同的物体直接接触， 温度不同的物体直接接触，温度较高的物体把热能传给 直接接触 温度较低的物体，或在同一物体内部， 温度较低的物体，或在同一物体内部，热能从温度较高 的部分传给温度较低部分的传热现象。 的部分传给温度较低部分的传热现象。
二、计算公式
单层墙壁
t1＞t2，温度恒定不变，热能 温度恒定不变， 以导热方式由墙体内表面经墙 体传向墙的外表面。 体传向墙的外表面。
§2－1 稳定传热的基本概念 －
一、温度与热量
1、温度
定义：用来表示物体冷热程度的物理量。 定义：用来表示物体冷热程度的物理量。 测量温度的仪表：温度计，玻璃管温度计、 测量温度的仪表：温度计，玻璃管温度计、热电偶温度 电阻温度计 温度计等 计、热电阻温度计等。 衡量温度的数值标尺：温标。 衡量温度的数值标尺：温标。 绝对温标：国际单位制规定的热力学温标，符号T ①绝对温标：国际单位制规定的热力学温标，符号T，单位 K(开尔文 开尔文) 中文代号“ K(开尔文)，中文代号“开”。 摄氏温标：工程实际常用一种温标，符号t ②摄氏温标：工程实际常用一种温标，符号t，单位摄氏度 代号“ ，代号“℃”。 换算关系 ： 换算关系 T=t+273.16 一般工程计算中： 一般工程计算中：T=t+273
3、传热的基本方式
导热 热对流 热辐射
4、稳定传热的基本概念
稳定传热 传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有所变化。 传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有所变化。 不稳定传热 传热中温度差随时间变化而变化。 传热中温度差随时间变化而变化。 本章无特别说明的传热现象都是指稳定传热。 本章无特别说明的传热现象都是指稳定传热。
3、热对流与对流换热的区别
热对流是基本传热方式的一种。 热对流是基本传热方式的一种。 是基本传热方式的一种 对流换热不是基本传热方式，而是一种复杂的传热过程， 对流换热不是基本传热方式，而是一种复杂的传热过程， 不是基本传热方式 既有热对流作用，同时又有导热作用 又有导热作用。 既有热对流作用，同时又有导热作用。
二、辐射能的吸收、反射和透射 辐射能的吸收、
根据能量守恒定律， 根据能量守恒定律，有：
Gα + Gρ + Gτ = G
两边同除以 G ：
α + ρ +τ = 1
α、ρ、τ －分别为吸收率、反射率、透射率。 分别为吸收率、反射率、透射率。
黑体：能吸收全部热射线的物体， 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 α = 1 。 白体：能反射全部热射线的物体， 白体：能反射全部热射线的物体，即 ρ = 1 。 透明体：能透过全部热射线的物体， 透明体：能透过全部热射线的物体，即 τ = 1。 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
q = qn = qλ = qw
联立① 联立①、②、③及④式，可得： 可得：
④
tn − tw tn − tw tn − tw q= = = = K (t n − t w ) 1 d 1 Rd + Rλ + Rw R + +
αn
λ αw
K=
式中： 式中：
1
αn
+
1 d
λ
+
1
=
αw
1 1 = Rn + Rλ + Rw R
三、热辐射的基本定律
在所有的物体中，黑体辐射能力最强， 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，其他物体辐射能 力小于黑体， 灰体。 力小于黑体，称灰体。
T 4 Ε = c( ) 100
T －绝对温度。 绝对温度。 c －灰体的辐射系数，表示物体的向外辐射的能力。 灰体的辐射系数，表示物体的向外辐射的能力。
Q－单位时间的对流换热量。 单位时间的对流换热量。 q －对流换热热流强度。 对流换热热流强度。
墙壁的换热面积。 F －墙壁的换热面积。 tb －墙面的温度。 墙面的温度。