第7章 热传导

名词解释这些名词解释都是学长自己从传热学课本中总结的，课本上有的基本上都在这里。

绪论：1.传热学：传热学是研究温差作用下热量传递过程和传递速率的科学。

2.热传递：自然界和生产过程中，在温差的作用下，热量自发地由高温物体传递到低温物体的物理现象。

3.导热（热传导）：是指物体各部分五项队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热运动而进行的热量传递现象。

（固液气中均可发生，但是在引力场的作用下，单纯的导热一般只发生在密实的固体中）4.热流密度q：单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量——W/㎡。

5.热导率（导热系数）：单位厚度的物体具有单位温度差时，在它单位面积上每单位时间的导热量——W/(m*K)。

6.导热热阻：温度差的情形下，导热过程中，物体抵抗传热的能力——K/W。

7.对流（热对流）：在流体内部，仅依靠流体的宏观运动传递热量的现象称为热对流。

8.对流传热：工程上，流体在与它温度不同的壁面上流动时，两者间产生的热量交换，传热学中将这一过程称为“对流传热”过程。

9.表明面传热系数h：单位面积上，流体与壁面之间在单位温差下及单位时间内所能传递的热量——W/（㎡*K）。

10.对流传热热阻：温度差的情形下，对流过程中，物体抵抗传热的能力——K/W。

11.辐射（热辐射）：依靠物体表面对外发射可见和不可见的射线（电磁波，或者说光子）传递热量。

12.辐射力E：物体表面每单位时间、单位面积对外辐射的热量成为辐射力。

13.辐射传热：物体间靠热辐射进行的热量传递称为辐射传热。

14.传热过程：工程中所遇到的冷热两种流体隔着固体壁面的传热，即热量从壁一侧的高温流体通过壁传给另一侧低温流体的过程，称为传热过程。

15.传热系数K：单位时间、单位壁面积上，冷热流体间温差为1K时所传递的热量——W/(㎡*K)。

16.单位面积传热热阻：温度差的情形下，传热过程中，单位面积物体抵抗传热的能力——K/W。

第一章：导热理论基础1.温度场：温度场是指某一时刻物体的温度在空间上的分布，一般来说，它是时间和空间的函数。

传热学第七版知识点总结●绪论●热传递的基本方式●导热（热传导）●产生条件●有温差●有接触●导热量计算式●重要的物理量Rt—热阻●热对流●牛顿冷却公式●h—表面传热系数●Rh—既1➗h—单位表面积上的对流传热热阻●热辐射●斯蒂芬—玻尔茨曼定律●黑体辐射力Eb●斯蒂芬—玻尔茨曼常量（5678）●实际物体表面发射率（黑度）●传热过程●k为传热系数p5●第一章：导热理论基础●基本概念●温度场●t=f（x，y，z，t）●稳态导热与非稳态导热●等温面与等温线（类比等高线）●温度梯度●方向为法线●gradt●指向温度增加的方向●热流（密度）矢量●直角坐标系●圆柱坐标系●圆球坐标系●傅里叶定律●适用条件：各向同性物体●公式见p12●热导率●注意多孔材料的导温系数●导热微分方程式●微元体的热平衡●热扩散率●方程简化问题p19●有无穷多个解●导热过程的单值性条件●几何条件●物理条件●导热过程的热物性参数●时间条件●也叫初始条件●边界条件●第一类边界条件●已知温度分布●第二类边界条件●已知热分布●第三类边界条件●已知tf和h●第二章：稳态导热●通过平壁的导热●第一类边界条件●温度只沿厚度发生变化，H和W远大于壁厚●第三类边界条件●已知tf1和2，h1和2●通过复合平壁的导热●具有内热源的平壁导热●通过圆筒壁的导热●公式见p37●掌握计算公式及传热过程●掌握临界热绝缘直径dc●通过肋壁的导热●直肋●牛顿冷却公式●环肋●肋片效率●通过接触面的导热●了解接触热阻Rc●二维稳态导热●了解简化计算方法●形状因子S●第三章：非稳态导热●非稳态导热过程的类型和特点●了解过程●了解变化阶段●无限大平壁的瞬态导热●加热或冷却过程的分析解法●表达式及物理意义●傅立叶数Fo●毕渥准则Bi●集总参数法●应用条件●见课本p69●物理意义●见课本p70●半无限大物体的瞬态导热●其他形状物体的瞬态导热●周期性非稳态导热●第四章：导热数值解法基础●建立离散方程的方法●有限差分法●一阶截差公式p91●控制容积法●根据傅立叶定律表示导热量●稳态导热的数值计算●节点方程的建立●热平衡法●勿忽略边界节点●非稳态导热的数值计算●显式差分●勿忽略稳定性要求●隐式差分●第五章：对流传热分析●对流传热概述●流动的起因和状态●起因●自然对流●受迫对流●流速快强度大h高●状态●层流●紊流●采用较多●流体的热物理性质●热物性●比热容●热导率●液体大于气体●密度●黏度●大了不利于对流传热●液体●温度越高黏度越低●气体●温度越高黏度越大●定性温度●流体温度●主流温度●管道进出口平均温度●容积平均温度●壁表面温度●流体温度与壁面温度的算数平均值●流体的相变●相变传热●传热表面几何因素●壁面形状●长度●定型长度l●粗糙度●流体的相对位置●外部流动●外掠平板●外掠圆管及管束●内部流动●管内流动●槽内流动●对流传热微分方程组●对流传热过程微分方程式●见课本p116公式5-2●第一类边界条件●已知壁温●第二类边界条件●已知热流密度q●连续性方程●质量流量M的概念●p117公式5-3●二维常物性不可压缩流体稳态流动连续性方程●动量守恒微分方程式●动量守恒方程式●p118公式5-4●N- S方程●注意各项的含义●能量守恒微分方程式●四种热量●导热量●热对流传递的能量●表面切向应力对微元体做功的热（耗散热）●内热源产生的热●方程式p119公式5-5●边界层对流传热微分方程组●流动边界层●层流边界层●紊流边界层●层流底层（黏性底层）●会画分布规律●热边界层●也称温度边界层●会画分布规律●数量级分析与边界层微分方程●普朗特数Pr的概念●外掠平板层流传热边界层微分方程式分析解简述●熟记雷诺准则●努谢尔特数Nu含义●动量传递和热量传递的类比●两传类比见p132内容较多●动量传递●掌握雷诺类比率●热量传递●掌握柯尔朋类比率●相似理论基础●三个相似原理●同类物理现象●同名的已定特征数相等●单值性条件相似●初始条件●边界条件●几何条件●物理条件●对流传热过程的数值求解方法简介p145 ●第六章：单相流体对流传热●会用准则关联式计算h●p162例题●确定定性温度，定型尺寸●查物性参数计算Re●附录2●选择准则关联式●p160公式6-4●第七章：凝结与沸腾传热●凝结传热●形成和传热模式的不同●珠状凝结●膜状凝结●了解影响因素●了解关联式的应用●沸腾传热●了解换热机理●掌握大空间沸腾曲线●影响因素●计算方法●热管●了解工作原理●第八章：热辐射的基本定律●基本概念●理解●热辐射的本质●热辐射的特点●掌握概念●黑体●灰体●漫射体●发射率●吸收率●热辐射的基本定律●重点掌握●维恩位移定律●斯蒂芬-玻尔兹曼定律●基尔霍夫定律●漫灰表面发射率等于吸收率●第九章：辐射传热计算●任意两黑表面之间的辐射换热量●角系数●用代数法进行计算●空间热阻●封闭空腔法●三个黑表面之间的辐射换热●掌握热阻网格图●灰表面间●辐射换热●基尔霍夫定律计算●掌握三个灰表面●有效辐射●掌握概念●表面热阻●绝热面重辐射面●遮热板工作原理及应用●气体辐射特点●第十章：传热和换热器●通过肋壁的传热●了解计算方法●复合传热时的传热计算●传热的强化和削弱●了解措施●换热器的形式和基本构造●了解分类●平均温度差●掌握LMTD方法●换热器计算●对数平均温差法●掌握传热单元数法p305 ●换热器性能评价简述。

第三章 非稳态热传导一、名词解释非稳态导热：物体的温度随时间而变化的导热过程称为非稳态导热。

数Bi ：Bi 数是物体内部导热热阻λδ与表面上换热热阻h 1之比的相对值，即：λδh Bi =o F 数：傅里叶准则数2τl a Fo =，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。

二、解答题和分析题1、数Bi 、o F 数、时间常数c τ的公式及物理意义。

答：数Bi ：λδh Bi =，表示固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比。

2τl a Fo =，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。

hA cVc ρτ=， c τ数值上等于过余温度为初始过余温度的36.8%时所经历的时间。

2、0→Bi 和∞→Bi 各代表什么样的换热条件？有人认为0→Bi 代表了绝热工况，是否正确，为什么？答：1）0→Bi 时，物体表面的换热热阻远大于物体内部导热热阻。

说明换热热阻主要在边界，物 体内部导热热阻几乎可以忽略，因而任一时刻物体内部的温度分布趋于均匀，并随时间的推移整体地下降。

可以用集总参数法进行分析求解。

2）∞→Bi 时，物体表面的换热热阻远小于物体内部导热热阻。

在这种情况下，非稳态导热过程刚开始进行的一瞬间，物体的表面温度就等于周围介质的温度。

但是，因为物体内部导热热阻较大，所以物体内部各处的温度相差较大，随着时间的推移，物体内部各点的温度逐渐下降。

在这种情况下，物体的冷却或加热过程的强度只决定于物体的性质和几何尺寸。

3）认为0→Bi 代表绝热工况是不正确的，0→Bi 的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。

3、厚度为δ2，导热系数为λ，初始温度均匀并为0t 的无限大平板，两侧突然暴露在温度为∞t ，表面换热系数为h 的流体中。

试从热阻的角度分析0→Bi 、∞→Bi 平板内部温度如何变化，并定性画出此时平板内部的温度随时间的变化示意曲线。

答：1）0→Bi 时，平板表面的换热热阻远大于其内部导热热阻。

第6、7章 热力学第I 、第II 定律原理及应用热力学第I 定律就是能量守恒定律：各种形式能量间相互转化或传递，在转化或传递的过程中，总的能量数量是守恒的。

能量的表现方式一是物质自身的蓄能，如内能、动能、位能和焓、自由能等各种热力学能等，它们都是状态函数；二是以系统和环境间传递的方式表现出来，如热和功，它们均与变化所经历的过程有关，是过程函数。

热力学第II 定律揭示了热和功之间的转化规律。

能量不仅有数量多寡，而且有质量(品位)的高低之分。

从做功能力上看，功可以全部转化为热，而热只能部分变为功，热和功是两种不同品位的能量。

运用热力学第I 定律和第II 定律，研究化工过程中的能量变化，对化工过程的能量转化、传递、使用和损失情况进行分析，揭示能量消耗的大小、原因和部位，为改进工艺过程，提高能量的利用率指出方向和方法，这是过程热力学分析的核心内容。

本章学习要求本章要求学生掌握敞开系统的热力学第I 定律(即能量衡算方程)及其工程应用；热力学第II 定律三种定性表述方式和熵衡算方程，弄清一些基本概念，如系统与环境、环境状态、可逆的热功转换装置(即Carnot 循环)、理想功与损失功、有效能与无效能等，学会应用熵衡算方程、理想功与损失功的计算及有效能衡算方法对化工单元过程进行热力学分析，对能量的使用和消耗进行评价。

重点与难点6 热力学第I 定律及其工程应用6.1 封闭系统能量衡算方程系统在过程前后的能量变化E ∆应与系统在该过程中传递的热量Q 与功W 的代数和：21E E E Q W ∆=-=+(5-1)通常规定：系统吸热为正，放热为负；系统对环境作功，得功为负，式(5-1)即是热力学第I 定律的数学表达式。

6.2 敞开系统的热力学第I 定律22Si i i i j j j j i jW 11Q dE m (h gz u )m (h gz u )22dt dt dt ''δδ++-+++-=∑∑ (5-5)式(5-5)即为敞开系统的热力学第I 定律表达式，其中：i i i h U P V =+。

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。

传热学第一章、绪论1.导热：物体的各个部分之间不发生相对位移时，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能传递称为热传导，简称导热。

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。

3.热流密度：通过单位面积的热流量称为热流密度。

4.热对流：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。

5.对流传热：流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程。

6.热辐射：因热的原因而发出的辐射的想象称为热辐射。

7.传热系数：传热系数树枝上等于冷热流体见温差℃1=∆t ，传热面积21m A =时的热流量值，是表征传热过程强度的标尺。

8.传热过程：我们将热量由壁面一侧流体通过壁面传递到另一侧流体的过程。

第二章、导热基本定律及稳态导热1.温度场：各个时刻物体中各点温度所组成的集合，又称为温度分布。

2.等温面：温度场中同一瞬间温度相同的各点连成的面。

3.傅里叶定律的文字表达：在导热过程中，单位时间内通过给定截面积的导热量，正比于垂直该界面方向上的温度变化率和截面面积，而热量的传递方向则与温度升高的方向相反。

4.热流线：热流线是一组与等温面处处垂直的的曲线，通过平面上人一点的热流线与改点热流密度矢量相切。

5.内热源：内热源值表示在单位时间内单位体积中产生或消耗的热量。

6.第一类边界条件：规定了边界点上的温度值。

第二类边界条件：规定了边界上的热流密度值。

.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h 及周围流体的温度ft 7.热扩散率a ：ca ρλ=，a 越大，表示物体内部温度扯平的能力越大；a 越大，表示材料中温度变化传播的越迅速。

8.肋片：肋片是依附于基础表面上的扩展表面。

第三章、非稳态导热1.非稳态导热：物体的温度随时间的变化而变化的导热过程称为非稳态导热。

2.非正规状况阶段：温度分布主要受出事温度分布的控制，称为非稳态导热。

初二物理第7章知识点归纳总结第一节：热与温度在热与温度的概念中，热是指物体内部粒子之间的运动产生的能量，而温度则是衡量物体热运动程度的物理量。

热是由高温物体向低温物体传递的，这种传递热的方式称为热传导。

第二节：热传导与绝热热传导是热从一个物体传递到另一个物体的过程，主要通过固体的分子振动传递。

而绝热是指没有热能交换的过程，即系统与外界没有热交换。

第三节：热膨胀与热收缩热膨胀是指物体在受热后会扩大体积，而热收缩则是物体在受冷后会缩小体积。

热膨胀与热收缩常常在工程中应用，例如铁轨的设计和建造。

第四节：热传递与物体性质物体的导热性质与物体的材料和结构有关，不同的物体导热性能不同。

例如，金属具有良好的导热性能，而木材则相对较差。

第五节：热膨胀与补偿装置为了避免物体因温度变化而产生的扭曲或破坏，常常使用热膨胀与补偿装置来解决这个问题。

例如，在铁路轨道的设计中，铁轨与伸缩节的安装可以补偿因温度变化引起的膨胀与收缩。

第六节：物体的冷却物体的冷却是指物体从高温状态向低温状态转变的过程。

物体冷却的速度与温差、物体表面积、物体材料等因素有关。

第七节：物体的加热相反地，物体的加热是指物体从低温状态向高温状态转变的过程。

物体加热的速度也与温差、物体表面积、物体材料等因素有关。

第八节：热的传导与微观粒子热的传导是通过物质内部微观粒子之间的碰撞和能量交换实现的。

微观粒子的振动和运动是导致物体温度升高的原因。

第九节：热与能量转化热和能量可以相互转化，这是热与能量转化定律的要点之一。

热能可以转化为机械能，也可以转化为电能和光能等其他形式的能量。

第十节：热容和热量热容是指物体单位质量温度升高时所吸收或放出的热量。

热量是物体内能的传递和能量转化过程中所涉及的物理量。

通过对初二物理第7章的知识点进行归纳总结，我们可以更好地理解和掌握热与温度、热传导与绝热、热膨胀与热收缩、热传递与物体性质等概念和原理。

这些知识点不仅在日常生活中有着广泛的应用，也是学习更高级物理知识的基础。