传热学章熙民

NCEPU
1. 热传导（导热） ： 热传导（导热）
在物体内部或相互接触的物体表面之 由于分子、 间 ， 由于分子 、 原子及自由电子等微观粒 子的热运动而产生的热量传递现象。 子的热运动而产生的热量传递现象。 纯导热现象可以发生在固体内部， 纯导热现象可以发生在固体内部，也可 以发生在静止的液体和气体之中。 以发生在静止的液体和气体之中。 本书不讨论导热的微观机理， 本书不讨论导热的微观机理，只讨论热 量传递的宏观规律。 量传递的宏观规律。
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热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q=
导热热阻
Φ
A
=λ
tw1 − tw2
δ
Φ = Aλ
tw1 − tw2
δ
=
tw1 − t w2
δ 称为平壁的导热热阻， 称为平壁的导热热阻，表示物体对 Rλ = Aλ 导热的阻力，单位为K/W 。 导热的阻力，单位为K/W
热阻网络 tw1
δ Aλ
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Department of Power Engineering, North China Electric Power University (Beijing 102206) 杨立军 知识产权与使用权归 华北电力大学能源与动力工程学院 所有
Department of Power Engineering, North China Electric Power University (Beijing 102206) 杨立军 知识产权与使用权归 华北电力大学能源与动力工程学院 所有
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能量利用过程实质就是能量的传递与转换过程 能量利用过程实质就是能量的传递与转换过程。 能量的传递与转换过程。

《传热学》考研复习大纲(考试时间：180 分钟，成绩：150 分)传热学》（第五版），章熙民、任泽霈、梅飞鸣编著，中国建筑工业出版社，2007一、复习要求∶1.了解传热学的工程应用背景，熟练掌握传热传质的基本概念。

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；较深刻地了解周期性变化边界条件下非稳态导热问题的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计算的基本方法。

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

4.掌握热辐射的基本定律；熟悉角系数及利用辐射换热网络进行黑体与灰体表面间的辐射换热计算；初步了解吸收性介质的热辐射特点及计算。

5.掌握传热过程及复合换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。

6.初步掌握温度、热量及流量等参数的基本测量方法，了解用实验方法测定导热系数和对流换热系数的基本方法。

二、考试内容∶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第二章稳态导热1.通过无限大平壁、无限长圆筒壁、复合壁及肋壁的导热2.热阻分析及接触热阻3.二维稳态导热及复杂情况的稳态导热第三章非稳态导热1.基本概念------周期性与非周期性非稳态导热过程的特点及温度分布2.对流换热边界条件下非稳态导热------诺谟图与集总参数法3.常热流通量边界条件下非稳态导热------半无限大物体（一维）的分析解4.周期性变化边界条件下非稳态导热------半无限大物体（一维）的分析解第四章导热问题数值解法基础1.有限差分法------有限差分的基本原理、求解区域及控制方程的离散2.稳态导热问题的数值计算------节点方程的建立、节点方程组的求解3.非稳态导热问题的数值计算------节点方程的建立和稳定性、节点方程组的求解第五章对流换热原理1.对流换热概述------研究内容、影响因素分析、理论求解思路2.对流换热微分方程组3.边界层分析------流动边界层及热边界层4.边界层换热微分方程组5.边界层积分方程组的建立和求解6.动量传递和热量传递的类比7.相似理论基础------基本概念、物理现象相似条件及相似原理、对流换热的几个主要准则第六章单相流体对流换热及实验关联式1.强迫对流换热及其实验关联式------管内强迫流动换热、外掠单管及管束强迫流动换热2.自然对流换热及其实验关联式------大空间及有限空间自由流动换热3.强迫流动与自由流动换热并存时的综合流动换热第七章凝结与沸腾换热1.凝结换热现象概述2.膜状凝结换热计算及其影响因素分析3.沸腾换热现象概述------大容器饱和沸腾曲线分析、泡态沸腾换热机理简介4.大空间泡态沸腾计算第八章辐射换热1.辐射换热的基本概念与基本定律2.角系数及其确定3.黑体间及灰体间的辐射换热计算------空间热阻、表面热阻、辐射换热的网络求解4.气体辐射------特点、气体吸收定律、气体的黑度和吸收率、气体与外壳间的辐射换热第九章传热过程与换热器1.复合换热及传热的强化与削弱2.换热器的型式与构造3.换热器的计算------平均温差法，效能—传热单元数法实验内容：1、颗粒状物质导热系数的测定（球体法）2、空气横掠单管时平均换热系数的测定3、空气沿横管表面自然对流换热时换热系数的测定三、考核方式：闭卷笔试。

令m =
h 1 = 5.2432 1/ m 且 θ = t − t g ，则 θl = θ 0 ， ch ( ml ) λδ
得到 l = 200mm ， t g = 157.07 C ， ∆t = 157.07 − 84 = 73.07 C ,
0
0
ξ=
157.07 − 84 × 100% = 46.52% 157.07
xc =
Rec ν 5 ， Rec = 5 ×10 ，最后得到 u∞
⎛5 ⎞ Nu = ⎜ C Re 4 5 − 831⎟ Pr1 3 ，又因为已知 Nu = ( 0.0359 Re 4 5 − 831) Pr1 3 ，故 ⎝4 ⎠
传热学课后题答案及相关解题性
C = 0.02872 ， Nu x ,t = 0.02872 Re x 4 5 ⋅ Pr1 3
23 题 分析 参考课本 P123 页（15）到（5-33）式。
⎛ d 2t ⎞ t = a − by + cy 2 ； y = 0, t = tw ； ⎜ 2 ⎟ = 0 ； y = δ t , t = t f 得到 ⎝ dy ⎠ w
t − tw θ y = = ，代入速度场和该温度场于能量积分方程 t f − tw θ f δ t
⎧−4ta + 2tb + 100 = 0 ⎪t − 4t + t + 500 = 0 ⎪a b c 第 7 题： ⎨ ⎪tb − 4tc + td + 500 = 0 ⎪ ⎩tc − 3td + 500 = 0
⎧ta ⎪t ⎪b ⎨ ⎪tc ⎪ ⎩td
= 133 = 216 = 240.3 = 245.8
⎞ ⎟ ， τ = 328.07 s = 5.47 min ⎠

传热学
（Heat Transfer）
姜培学 清华大学热能工程系 工程热物理研究所 2005.2.22
参考书
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• • • • • • • • •
教材:《传热学》章熙民、任泽霈等编著 《传热学》杨世铭、陶文铨编著 《传热学》俞佐平等编 《 Fundamentals of Heat and Mass Transfer》 F.P. Incropera, D.P. DeWitt 《 Heat Transfer》，Holman 《热传导》奥齐西克著 《对流换热》任泽霈编著 《凝结和沸腾》施明恒等编著 《数值传热学》陶文铨编著 《辐射换热》王兴安、梅飞鸣编
航空航天技术
TSINGHUA
电阻电热推进器
微型电阻电火箭
微推进器结构图
气化腔 加热电阻（多晶硅） 喷管
390 2 热阻层 （ SiO 2） 400
Si
10
绝热腔
z z
气化腔：1000×500×10µm 加热电阻：820×440×2µm
加热功率：40W 加热时间：10µs～1ms
航空航天技术
TSINGHUA
航空发动机高 温叶片冷却
冷却技术失效时
神州5号
STS-110 Atlantis launch on April 8th 2002
火箭发动机
再生冷却的火箭发动机
Transpiration cooling for liquid H2/O2 rocket thruster
Convection heat transfer in micro channel or micro porous structure at super-critical pressure
考核方法

北京工业大学“传热学Ⅱ”课程教学大纲英文名称：Heat TransferⅡ课程编号：0000302课程类型：学科基础课学时：64 学分：4适用对象：建筑环境与设备工程专业先修课程：高等数学，普通物理使用教材：章熙民等编，《传热学》第三版，建筑工业出版社，1993.6参考教材：杨世铭等编，《传热学》第二版，高等教育出版社，2000.4戴锅生编，《传热学》第二版，高等教育出版社，1999.9一、课程性质、目的和任务本课程是一门暖通空调专业的技术基础课。

课程的目的和任务是，通过学习本课程，使学生获得较宽阔的有关热量传递过程规律及应用的基本理论知识和相应的分析计算能力，为进一步专业知识的学习提供必要的理论基础。

同时也是培养提高学生分析解决工程实际问题能力的重要环节之一。

二、课程教学内容及要求1 绪论了解传热学的研究对象及其在科学技术中的作用[3],掌握三种基本传热方式的规律及热阻的概念[1] , 学会对传热过程进行综合分析处理和计算。

2 导热理论基础着重掌握温度场、等温线、温度梯度的基本概念及付立叶定律[1], 理解导热系数的物理意义和常用物质导热系数大小数量级的概念,以及温度、湿度、密度对导热系数的影响[2];了解推导导热微分方程的各项假设条件及建立方程的基本方法[3], 理解导热微分方程是表达各种不同导热现象的通用表达式[2]; 充分理解单值性条件的内容和它的作用,能够写出简单导热问题单值性条件的数学表达式[2]。

3稳态导热熟练掌握单层和多层大平壁、单层和多层园筒壁的稳态导热计算以及热阻概念的应用[1]。

了解肋壁的应用场合及肋壁导热的基本规律[3], 并能进行基本计算;掌握接触热阻的概念[1]。

对二维稳态导热的形状系数有一般的了解[3], 会正确地选择相应的公式进行计算。

4非稳态导热重点掌握不稳定导热过程的特点和基本概念[1], 对于对流边界条件下不稳定导热会应用Heisler线图进行计算,一般地了解其他边界条件下的不稳定导热概念[3]。

传热学课程教学大纲、基本情况(5) 了解导热问题数值解法的指导思想，掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法。

(6) 掌握对流换热的基本计算公式：牛顿冷却公式，了解对流换热的影响因素及流换热的求解方法。

(7) 掌握对流换热的数学描述、边界层理论的主要内容及其对求解对流换热问题的作用与边界层微分方程，了解外掠平板层流换热分析求解方法，掌握对流换热特征数表达式及其物理意义。

(8) 掌握相似原理的主要内容及相似原理指导下的实验研究方法、会利用有关实验关联式计算单相流体内部流动及外部流动强迫对流换热，掌握自然对流换热的特点、数学描述，会利用有关实验关联式计算自然对流换热冋题。

(9) 了解凝结换热现象的特点，掌握膜状凝结换热的分析求解方法，了解影响膜状凝结换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算凝结换热问题；了解沸腾换热现象的特点、沸腾换热的机理及影响沸腾换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算沸腾换热问题。

(10) 掌握热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐射特性及基尔霍夫定律。

(11) 掌握角系数的定义及计算方法，掌握黑体和灰体表面组成的封闭空腔内辐射换热的计算方法，辐射换热的强化与削弱方法。

(12) 了解体辐射的特点、气体与包壳间辐射换热的计算方法、太阳辐射的特点。

(13) 掌握肋壁传热的计算方法，了解传热的强化与削弱方法。

(14) 了解换热器的类型与构造，掌握换热器热计算的对数平均温差法和效能-传热单元数法。

(15) 通过自学与调研熟悉了解有关太阳能利用、热管工作原理及其应用、传质过程以及传热学在现代科学技术领域中的应用等几个传热学专题七、教学日历（授课内容详细至二级标题，实验课、讨论课写出题目或主题）八、实验：4个实验（1）圆球法测量材料导热系数实验；（2）非稳态平面热源法测量材料的导热系数与导温系数实验;（3）强制对流换热与自然对流换热实验；（4）固体表面黑度的测量实验。

沈阳建筑大学2011年硕士研究生入学考试初试《传热学》科目考试大纲一、考查目标按全国硕士研究生入学考试要求为沈阳建筑大学招收建筑设备与环境、供暖通风与空调专业硕士研究生而设置的专业课程考试科目。

其中，传热学是属招生学校自行命题的性质。

它的考查目标是高等学校优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平，以保证被录取者具有基本的传热理论知识并有利于招生学校在专业上择优选拔。

传热学考试的目标在于考查考生对传热学基本概念、基本理论的掌握和分析求解基本问题的能力。

考生应能：1. 准确地把握定义的物理量以及它们的量纲；2. 正确理解基本概念和基本规律；3. 正确应用基本理论知识分析和处理实际传热问题；4. 掌握基本计算方法，准确完成传热问题的定量计算。

二、考试形式与试卷结构（一）试卷满分及考试时间传热学满分为150分，考试时间为3小时。

（二）答题方式答题方式为闭卷、笔试。

（三）试卷内容结构传热学各部分内容分数百分比约为：绪论 5%，第一章导热理论基础 5%第二章稳态导热 10%第三章非稳态导热 10%第五章对流换热分析 10%第六章单相流体对流换热 15%第七章凝结与沸腾换热 10%第八章热辐射的基本定律 10%第九章辐射换热计算 15%第十章传热和换热器 5%第十一章质交换 5%（四）试卷题型结构试卷题型主要分为四大部分，各部分分数百分比约为：基本概念题15%，基本理论分析题20%，分析证明题20%，应用计算题45%.三、考查范围应考范围包括：传热学所包含的热传导、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器、质交换等五大部分。

四、考试内容及要求1．绪论传热的基本方式（包括热导热、热对流、热辐射），传热过程和传热系数计算2．稳态导热基本概念（包括温度场、付立叶定律、导热系数、导热微分方程、定解条件），一维稳态导热（包括平壁导热、圆筒壁导热、内热源问题、肋片导热）。

3．非稳态导热非稳态导热过程，集总参数法，查表法，半无限大物体的工程计算查表法，瞬态和周期性非稳态导热的概念。

传热学章熙民第六章6-17 黄铜管式冷凝器内径12.6mm ，管内水流速1.8m/s ，壁温维持80℃，冷却水进出口温度分别为28℃和34℃，管长l/d>20，请用不同的关联式计算表面传热系数。

解：常壁温边界条件，流体与壁面的平均温差为()()()[][]()()80288034t t t 48.94C ln t /t ln 8028/8034---'''∆-∆∆===︒'''∆∆--冷却水的平均温度为()f w t t t =80-48.94=31.06C =-∆︒ 由附录3查物性，水在t f 及t w 下的物性参数为： t f =31℃时, λf ＝0.6207 W/(m·K), νf =7.904×10-7m 2/s, Pr f =5.31, μf =7.8668×10-4N s/m 2 t w =80℃时, μw =3.551×10-4N s/m 2。

所以 -7f 0.0126 1.8Re 28700100007.90410⨯⨯===>⨯m f d u v 水在管内的流动为紊流。

用Dittus-Boelter 公式，液体被加热0.80.4f Nu 0.023Re Pr =0.80.4f Nu 0.02328700 5.31.=⨯⨯=1652()20.6207165.28138.1W /m K 0.0126==⨯=⋅ff h Nu d λ用Siede-Tate 公式0.14f 0.81/3f w Nu 0.027RePrμμ⎛⎫= ⎪⎝⎭0.140.81/3f 7.8668Nu 0.027287005.311943.551⎛⎫=⨯⨯= ⎪⎝⎭()20.62071949554.7W /m K 0.0126==⨯=⋅ff h Nu d λ6-21 管式实验台，管内径0.016m ，长为2.5m ，为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V ，电流为911.1A ，进口水温为47℃，水流速0.5m/s ，试求它的表面传热系数及换热温度差。

第六章6-17 黄铜管式冷凝器内径12.6mm ，管内水流速1.8m/s ，壁温维持80℃，冷却水进出口温度分别为28℃和34℃，管长l/d>20，请用不同的关联式计算表面传热系数。

解：常壁温边界条件，流体与壁面的平均温差为()()()[][]()()80288034t t t 48.94C ln t /t ln 8028/8034---'''∆-∆∆===︒'''∆∆--冷却水的平均温度为()f w t t t =80-48.94=31.06C =-∆︒ 由附录3查物性，水在t f 及t w 下的物性参数为： t f =31℃时, λf ＝0.6207 W/(m·K), νf =7.904×10-7m 2/s, Pr f =5.31, μf =7.8668×10-4N s/m 2 t w =80℃时, μw =3.551×10-4N s/m 2。

所以-7f 0.0126 1.8Re 28700100007.90410⨯⨯===>⨯m f d u v 水在管内的流动为紊流。

用Dittus-Boelter 公式，液体被加热0.80.4f Nu 0.023Re Pr =0.80.4f Nu 0.02328700 5.31.=⨯⨯=1652()20.6207165.28138.1W /m K 0.0126==⨯=⋅ff h Nu d λ用Siede-Tate 公式0.14f 0.81/3f w Nu 0.027RePrμμ⎛⎫= ⎪⎝⎭0.140.81/3f 7.8668Nu 0.027287005.311943.551⎛⎫=⨯⨯= ⎪⎝⎭()20.62071949554.7W /m K 0.0126==⨯=⋅ff h Nu d λ6-21 管式实验台，管内径0.016m ，长为2.5m ，为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V ，电流为911.1A ，进口水温为47℃，水流速0.5m/s ，试求它的表面传热系数及换热温度差。

x
2T x 2
x
x
T dx c f dx b U dx T 4
整理得棒温度分布的导热微分方程式：
2T x 2
x

U 4 c T b T （T 取热力学温标） f
从微分方程的形式看，应该需要一个初始条件、两个边界条 件才能获得特解。 边界条件为：1） x 0 时
q q z q I r rdrddzd r r z q r t t t ; q ; q z ； r r z
2t 1 2t 2t I 2 2 2 rdrddzd 2 r r z
q x dt 2 b x dx
q x 0 0 ，无热流量
q x 2 ( 2000 ) 45 0.05 9000 ( W / m 2 )
（2） 将二阶导数代入式（a）
qv d 2t dx
2
2 b 2 ( 2000 ) 45 180000 ( W / m 3 )
整理得：
1-10 从宇宙飞船伸出一根细长散热棒， 以辐射换热将热量散 发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为 ，导热系数 为 ，棒的长度为 l ，横截面面积为 f ，截面周长为 U ，棒根 部温度为 T0 ，外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温 度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。 解： 导热微分方程，就是将付立叶定律结合能量守恒定 律（没有功交换时，就是热平衡原理）推出的数学关系式。 如图所示，取一个微元体长度为 dx ，从左边导入的热量
t x 600 K ; t x 400 K ;
解：这是一维的、无内热源的、常物性的、稳态导热问题。 平板内沿厚度方向温度分布呈线性。则 温度梯度： grad t

《传热学》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：FA034111课程名称：传热学学时范围：60~70实验学时：6总学分: 4课程类别：学科基础课课程性质：必修课先行课程：高等数学、大学物理、工程流体力学适用专业（方向）：热能与动力工程、建筑环境与设备工程、给水与排水工程责任单位：能源动力学院二、课程性质、地位和任务《传热学》是被列入热能与动力工程、建筑环境与设备等专业教学计划的专业技术基础理论课程，分别是两个专业的主干课程。

它是研究热量传递规律的一门学科，在工程实际中应用非常广泛。

通过本门课程的学习使学生能够获得有关热量传递规律的理论知识。

本门课程的设置，不仅能为学生学习后续的相关专业课打下良好的理论基础，使学生对本专业所涉及到的传热问题具有一定的分析能力和判断能力，同时也是学生今后走向工作岗位解决工程实际应用问题的有力工具。

三、课程的内容及要求、教学重点与难点第一部分：导热基本定律及稳态导热（1）主要教学内容：1）导热基本定律；2）导热微分方程及定解条件；3）通过平壁、圆筒壁、球壳和其它变截面物体的导热；4）通过肋片的导热；5）有内热源的导热及多维导热。

（2）知识点与能力点要求：1）知识点：掌握傅立叶定律的含义、影响热导率的因素、不同物质热导率随温度变化情况；了解导热微分方程的推导过程；掌握导温系数的物理意义；掌握边界条件的含义。

了解计算公式的由来；了解变导热系数对温度场的影响。

了解肋片的作用和分类；了解等截面直肋片导热的推导过程；掌握肋片效率的定义以及加肋的原则；了解有内热源物体导热的温度场分布特点。

2）能力点：能够进行单层和多层平壁、圆筒壁物体在第一类边界条件下的导热计算。

（3）教学的重点与难点：教学重点：傅立叶定律；导温系数；第一、二、三类边界条件。

通过单层和多层平壁、圆筒壁物体在第一类边界条件下的导热计算；肋片效率的定义以及加肋的原则。

教学难点：导热微分方程的推导；变截面和变导热系数的导热问题；等截面直肋片导热的推导过程；有内热源物体导热的温度场分布特点。

《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程代码：MEME2022课程类别：①大类基础课程；②考试；授课对象：金属材料工程开课学期：第2学期；学分：2学分；学时：36学时主讲教师：指定教材：章熙民：《传热学》（第六版），中国建筑工业出版社，2014年.一、教学目的《传热学》是金属材料工程、冶金工程、材料成型与控制工程专业的学习基础课程。

通过传热学的学习，学生应对工业生产实际和日常生活中常见的传热现象有较深刻的理解，应能计算绝大多数稳态传导、对流和辐射及其组合情况下的换热问题,并对生产中常见的非稳态传热过程有一定分析计算能力。

设置本课程的具体要求是：使学习者掌握传热学的基本知识和理论，包括稳态导热、非稳态导热等基本概念和主要内容，能够分析工业和生活中一些复合传热过程，并能够计算热流量，总换热量、温度场等。

初步掌握传热传质学数值计算方法和实际应用。

二、课程内容第1章绪论1、教学内容导热、对流、热辐射的基本概念，傅里叶定律、牛顿冷却公式、Stefan-boltzman定律及其物理含义。

2、教学要点教学重点：导热、对流、热辐射的热量传递机理，传热计算过程的单位换算。

第2章导热基本原理1、教学内容温度场、稳态温度场、非稳态温度场、等温面、等温线、导热系数、热扩散率、初始条件、边界条件、第一类边界条件、第二类边界条件、第三类边界条件的基本概念，导热微分方程的完整形式及稳态、无内热源条件下的简化形式，影响导热系数的因素，不同坐标下导热微分方程的稳态无内热源的简化形式。

2、教学要点教学重点：①等温面与等温线的特点。

②导热微分方程推导的前提假设及推导过程，直角坐标下非稳态、有内热源的变导热系数导热微分方程式。

教学难点及要求：本章包含的基本概念和公式较多，是其他各章的基础，要求熟练掌握，能够阐明导热微分方程各部分所代表的含义。

第3章稳态导热1、教学内容温压、热阻、总面积热阻的基本概念，导热系数为常数的平壁导热过程的温度场和热流密度计算推导过程，多层平壁热流密度计算推导过程。

流体被加热时：
q h(t w t f )
流体被冷却时：
（1-3）
q h(t f t w )
（1-4）
tf 式中， t及 分别为壁面温度和流体温度， w ℃。
• 如果把温差（亦称温压）记为 t，并约定永 远取正值，则牛顿冷却公式可表示为
q ht
Aht
单位
2 W/ 。 m K
一般地，就介质而言：水的对流换热比空气 强烈； 就换热方式而言：有相变的强于无相变的；
强制对流强于自然对流。
对流换热研究的基本任务： 用理论分析或
实验的方法推出各种场合下表面换热导数的
关系式。
表面传热系数的数值范围
课前回顾：
传热学 热量传递的速率方程 热量传递的三种基本方式 热传导：定义、特点、傅里叶定律 热对流：定义、对流换热、特点、 牛顿冷却定律
铜：
q q
tw1 tw2

300 100 375 1.5 106 W m2 0.05 36.4 300 100 1.46 105 W m2 0.05 300 100 2.32 9.28 103 W m2 0.05 300 100 9.68 102 W m2 0.05
热量传递中的三类问题
强化传热 削弱传热
温度控制
日常生活中的例子
a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬 天都保持22度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的 感觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于 保温。如何解释其道理？越厚越好？
第1章 绪论
1.1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程 中的应用 1.4 传热学的发展史和研究方法

传热学答案第七版章熙民(完整版)1. 引言在工程领域中，传热学是一个重要的学科领域。

它研究传热现象和传热的基本规律，可以帮助我们优化工程设计和提高能源利用效率。

本文档提供了《传热学答案第七版章熙民》的完整版答案，以供学习和参考。

2. 传热基本概念传热学的基本概念包括热传导、对流传热和辐射传热。

热传导是指热量通过物质的分子间传递，其速率取决于物质的导热性质和温度梯度。

对流传热是指热量通过流体的对流传递，其速率取决于流体的速度、温度差和流体的性质。

辐射传热是指热量通过电磁波辐射传递，与热源和接收器之间的距离、温度差和表面特性相关。

3. 热传导热传导是物质内部热量传递的一种方式。

在不同材料中，热传导的速率不同。

常用的热传导方程是傅里叶定律，它描述了热传导速率和温度梯度之间的关系。

热传导系数是一个材料的物理特性，它反映了该材料导热性能的优劣。

4. 对流传热对流传热是通过流体的运动实现热量传递的一种方式。

对流传热可以分为自然对流和强制对流两种情况。

自然对流是指由于密度差异引起的流体的运动。

强制对流是指通过外部力来驱动流体的运动，例如风扇、泵等。

在对流传热中，对流传热系数是一个重要的参数，它描述了流体传热的能力。

5. 辐射传热辐射传热是热量通过电磁波辐射传递的一种方式。

所有物体都会发出辐射，且辐射强度与物体的温度有关。

辐射传热可以通过斯特藩-玻尔兹曼定律来描述，它表明辐射热流密度与物体的表面温度的四次方成正比。

6. 热传导方程热传导方程是描述热传导现象的数学方程。

对于稳态热传导，热传导方程可以简化为拉普拉斯方程。

在热传导方程中，温度分布是一个解析求解问题，常用的求解方法有分离变量法、变换法和有限差分法等。

7. 传热器件与传热设备传热器件是用于实现热量传递的装置，例如换热器、散热器等。

传热设备是指利用传热器件来完成特定传热任务的装置，例如锅炉、冷却塔等。

传热器件和传热设备的设计和选择需要考虑传热效率、压降、材料选择等多个因素。

绪论1． 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。

6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。

（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。

（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。

7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。

以热传导和热对流的方式。

9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。

当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。

10．t R R A λλ= ⇒ 1t R R A λλ== 2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线 12. i R α 1R λ 3R λ 0R α 1f t −−→ q首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。

（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。

）13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=• 118f t =℃2187()Wh m K =•210f t =-℃ 22124()Wh m K =• 墙高2.8m ，宽3m求：q 、1w t 、2w t 、φ 解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯=14.已知：3H m =、0.2m σ=、2L m =、45λ=()W m K • 1150w t =℃、2285w t =℃ 求：t R λ、R λ、q 、φ解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.2 4.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．已知：50i d mm =、 2.5l m =、85f t =℃、273()Wh m K =•、25110Wq m =求：i w t 、φ()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.已知:150w t =℃、220w t =℃、241.2 3.96()W c m K =•、1'200w t =℃求： 1.2q 、'1.2q 、 1.2q ∆解：12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h ，21h σλ 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。

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。

温。如何解释其道理？越厚越好？ 如何解释其道理？越厚越好？
(2) 建筑环境与设备工程专业领域大量存在传热问题 例如：热源和冷源设备的选择、配套和合理有效利用； 例如：热源和冷源设备的选择、配套和合理有效利用； 供热通风空调及燃气产品的开发、设计和实验研究； 供热通风空调及燃气产品的开发、设计和实验研究；各 种供热设备管道的保温材料及建筑围护结构材料的研制 及其热物理性质的测试、热损失的分析计算； 及其热物理性质的测试、热损失的分析计算；各类换热 器的设计、选择和性能评价；建筑物的热工计算和环境 器的设计、选择和性能评价； 保护等。 保护等。
铜： 钢： 铬砖： 铬砖： 硅藻土砖： 硅藻土砖：
q=λ q=λ q=λ
t w1 − t w 2
δ
300 − 100 = 375 × = 0.75 × 10 6 W m 2 0.1 300 − 100 = 0.73×105 W m2 0.1 300−100 = 2.32× = 4.64×103 W m2 0.05 = 36.4 ×
Φ
传热学： t ( x, y, z ,τ )
Φ = f (τ )
水，M2 20oC 图0-1 传热学与热力学的区别
(2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即Φ 始终从高温热 源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则Φ 始终是守恒的
3 传热学应用实例
自然界与生产过程到处存在温差 ⇒ 传热很普遍 常生活中的例子： (1) 日常生活中的例子： a 人体为恒温体。 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度 那么在冬天与夏天、 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 20 穿的衣服能否一样？为什么？ 穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 天人在同样温度（ 25度 觉不一样。为什么？ 觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃， 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保