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2生物传热学 PPT课件

2生物传热学 PPT课件

When ? — 历史
（四）、生物传热学模型的发展
2019/10/15
When ? — 历史 生物传热学模型的发展
2019/10/15
生物传热学模型的发展
2019/10/15
生物传热学模型的发展
Wulff模型应用体积平均血流率的Dacy定律 导出血流项，将人体组织看作是多孔介质，把整 个系统当作两相流系统。
2019/10/15
生物医学传热
生物传热学研究的是生物体内传热传质规律. 其研究内容涉及对人体器官，系统正常和异常热生 理过程的解释和阐明，并应用复杂而精确的数学模 型对其进行描述。它是生物、医学与传热学等学科 的交叉，是正在蓬勃发展中的学科。其研究内容涉 及到从细胞、亚细胞层次到组织、器官直至整个生 物个体内的热质传输现象。
2019/10/15
生物医学传热
其主要方向包括：
对各种生命层次上热参数的测量并建立相应的测试 仪器；
对在传热、传质过程中具有重要意义的物性参数的 测定；
对人体器官、系统的正常和异常热生理过程的解释 和阐明，并应用复杂而精确的数学模型对其进行描述；
对各种热物理因子作用于人体及各种生物材料时产 生的热学效应的研究；
2019/10/15
Why ? — 条件和目的
生物医学传热
无创检测更难，而且许多情况下这些参数还受 温度场（当地温度值、温度变化率等）的影响，要 反映这些物性的温度、空间依赖特性，必须在传统 方法之外寻求新途径。在生物医学应用方面，应发 展常热物性与变热物性情况下的无损的温度预示技 术，尤其要发展在未知全部热物性的情况下，只需 测量体表温度就能同时重构生物体一维、二维乃至 三维温度场和物性长的无创技术，并力求实时预测 瞬变过程。此外，在实验中发现的许多物热现象的 物理本质尚待深入揭示；临床热科学的应用领域应 进一步拓宽；应进一步开展在理论指导下开发新型 热医（理）疗器械的工作。

《传热学基本知识》PPT课件

《传热学基本知识》PPT课件

3、传热的基本方式
导热 热对流 热辐射
4、稳定传热基本概念
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。
不稳定传热 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。
§2－2 稳定导热
一、定义
温度不同的物体直接接触，温度较高的物体把热能传给 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。
Q－单位时间的对流换热量。 q －对流换热热流强度。 F －墙壁的换热面积。 tb －墙面的温度。
t1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R

R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
§2－4 辐射换热
1 1 d
1

1
1
Rn R Rw R
n w
K －墙体的总传热系数。 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 KFt
（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
一、热辐射的本质和特点
1、定义 2、特点：
不依靠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。 只要T＞OK，物体都会不断向周围发射热射线。
即使没有温差，也存在热辐射，只不过物体辐射和吸收的 能量相等，处于动态平衡。
二、辐射能的吸收、反射和透射
根据能量守恒定律，有：

传热学第二章课件PPT教案

传热学第二章课件PPT教案

第16页/共73页
沿x 轴方向导入与导出微元体净热量
Φx
Φxdx
x
t x
dxdydz
同理可得：
沿 y 轴方向导入与导出微元体净热量
Φy
Φydy
y
t y
dxdydz
沿 z 轴方向导入与导出微元体净热量
Φz
Φzdz
z
t z
dxdydz
传热学 Heat Transfer
第17页/共73页
t f (x, y, z, )
二维温度场 三维温度场
t f (x, y)
t f (x, y, )
t f (x, y, z)
t f (x, y, z, )
第2页/共73页
2、温度分布的图示法
传热学 Heat Transfer
第3页/共73页
2、温度分布的图示法
等温线
传热学 Heat Transfer
第6页/共73页
3、意义
已知物体内部的温度分布后，则由该定律求得各 点的热流密度或热流量。
例1：已知右图平板中的温度分布可以表示成如下 的形式：
t c1x2 c2
其中C1、C2 和平板的导热系数为
常数，计算在通过x 0 截面处的
热流密度为多少？
x 0
传热学 Heat Transfer
第7页/共73页
3. 一块厚度为 的平板，平板内有均匀的内热源，
热源强度为 ，平板一侧绝热，平板另一侧与温
度为tf 的流体对流换热，且表面传热系数为h。
传热学 Heat Transfer
第26页/共73页
4. 已知一单层圆筒壁的内、外半径分别为 r1、r2 ，导热系数为常量，无内热源，内、外壁面维持 均匀恒定的温度tw1，tw2 。

传热学PPT学习课件PPT教案

传热学PPT学习课件PPT教案
第10页/共66页
气膜冷 却
气膜冷却基本原理是：从高温环境的 壁面上 的孔向 主流引 入二次 气流（ 冷却工 质或射 流）， 这股冷 气流在 主流的 压力和 摩擦力 作用下 向下游 弯曲， 附着在 壁面一 定区域 上，形 成温度 较低的 冷气膜 将壁面 同高温 燃气隔 离，并 带走部 分高温 燃气， 从而对 壁面起 到良好 的冷却 保护作 用。
空气 0.026 W (m C ) （20 C）
第21页/共66页
(6) 一维稳态导热及其导热热阻 如图所示，稳态 q = const，于是积分Fourier定
律有：
q Φ dt
A
dx
定积分
W m 2
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
q dx tw2 dt q tw1 tw2 0
。 解：参见前图及一维稳态导热公式有：
第23页/共66页
铜：
q tw1 tw2 375 300 100 1.5106 W m2
0.05
钢： q tw1 tw2 36.4Im 300N a 10o 0g 1e .46105 W m2
0.05
铬砖 ：
q tw1 tw2 2.32 300 100 9.28103 W m2
—— 当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。表征对流传热过程强弱的物理量
影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等 强调：表面传热系数与导热系数的区别 a) 单位上的区别 [W/( m K)]～ [W/( m2 K)] b) 表面传热系数不是一个物性参数，它不仅取决于流体
文字表述：在导热现象中， 单位时间内通过给定截面的 热流量，正比于该截面方向 上的温度变化率和截面面积 ，而热量传递的方向则与温 度升高的方向相反。

(完整PPT)传热学

(完整PPT)传热学
温度
温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高， 导热系数会增加。
压力
对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。
稳态与非稳态导热过程
稳态导热
物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。在稳态导热过程中，热流 密度和温度分布保持恒定。
非稳态导热
物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。在非稳态导热过程中，热流 密度和温度分布会发生变化，通常需要考虑时间因素对导热过程的影响。
热辐射基本概念和定律
普朗克定律
基尔霍夫定律
在热平衡状态的物体所辐射的能 量与吸收的能量之比与物体本身 物性无关,只与波长和温度有关。
给出了黑体辐射力随波长的分布 规律。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
黑体的全波长辐射力与温度的四 次方成正比。
热辐射定义
维恩位移定律
物体由于具有温度而辐射电磁波 的现象。
黑体的最大单色辐射力对应的波 长与绝对温度成反比。
流体物性
包括密度、粘度、导热系数等，影响流动状态和传热效率。
流动状态
层流或湍流，影响传热系数和温度分布。
传热表面形状和大小
影响流动边界层和传热面积，从而影响传热效率。
温度差
传热驱动力，温差越大，传热速率越快。
牛顿冷却定律及其应用
牛顿冷却定律
描述对流换热过程中，传热速率与温差之间的关系，即q = h(Tw - Tf)，其中q为传热速率，h为对流换热系数，Tw和Tf 分别为壁面温度和流体温度。
(完整PPT)传热学
contents
目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热现象与规律 • 对流换热原理及应用 • 辐射换热基础与特性 • 传热过程数值计算方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例

高二理化生传热学.pptx

高二理化生传热学.pptx
第36页/共47页
dssys sf sg
ssys sf sg
2 q'
ssys
1
T
sg
第37页/共47页
熵流、熵产和熵变
dssys sf sg ssys sf sg
不易求
任意不可逆过程 s 0
sf
0
可逆过程
s
sf
0
sg 0 sg 0
不可逆绝热过程 s 0 sf 0 可逆绝热过程 s 0 sf 0
T abc 1
T cda 2
q
(
)re
0
第28页/共47页
c
d v
可逆过程， Q ，q 代表某一状态函数。
TT
定义：熵 dS Qre
T
比熵 ds qre
T
小知识
于19世纪中叶首先克劳修斯(R.Clausius)引入，式中S从 1865年起称为entropy，由清华刘仙洲教授译成为“熵”。
1b2 T
p a
q 1a2 T
q
1b2 T
s21
1
s21 s2 s1
q
12 T
= 可逆 > 不可逆
第33页/共47页
2
b v
q
s21 s2 s1 12 T
热二律表达式之一
= 可逆 >不可逆 <不可能
针对过程
第34页/共47页
二、熵方程 1.闭口系统熵方程
对于可逆过程有： Tds q w du
Q13 T1
T4
2
S21
S41
S24
Q24 T第421页/共47页
1
3 s
§ 5-4 孤立系统熵增原理与做功能力损失

2024年度传热学基本知识ppt课件

灰体辐射
灰体是指能够吸收所有波长的辐射能 ，但吸收率小于1的物体。灰体辐射 除了与温度有关外，还与灰体的发射 率有关。
17
辐射换热计算方法
斯忒藩-玻尔兹曼定律
基尔霍夫定律
用于计算黑体辐射的总能量，公式为 E=σT^4，其中σ为斯忒藩-玻尔兹曼 常数，T为黑体的热力学温度。
用于计算灰体的发射率与吸收率之间 的关系，公式为ε=α，其中ε为发射率 ，α为吸收率。
流体的流动状态（层流 或湍流）对对流换热系 数有显著影响。湍流状 态下的对流换热系数通 常比层流状态下高。
温度梯度越大，对流换 热系数越高。因为较大 的温度梯度会导致流体 内部产生更强烈的密度 差异和流动。
14
固体壁面的形状、粗糙 度以及表面条件（如氧 化、涂层等）也会影响 对流换热系数。
04
热辐射基本知识
25
热流密度测量技术
热流计法
通过测量热流计两端的温 差和通过的热量来计算热 流密度。
2024/3/23
热阻法
在已知热阻的情况下，通 过测量物体两端的温差来 计算热流密度。
热电偶法
利用热电偶测量物体表面 的温度梯度，从而计算得 到热流密度。
26
07
传热学在工程领域应用案例
2024/3/23
27
航空航天领域应用案例
2024/3/23
13
对流换热系数及其影响因素
对流换热系数定义
流体物性
流动状态
温度梯度
固体壁面条件
对流换热系数是描述热 对流过程中热量传递速 率的重要参数。它表示 单位时间内、单位面积 上流体与固体壁面之间 传递的热量与两者温差 之比。
2024/3/23
流体的密度、粘度、导 热系数等物性参数会影 响对流换热系数。一般 来说，密度和导热系数 较大的流体具有更高的 对流换热系数。

传热学基本知识PPT课件

热传导与对流传热共 同起作用； （3）湍流区：
充满漩涡，混合很好， 对流为主，热阻小,温差 小。
第32页/共74页
传热学基本知识
4、对流换热方程
热对流
对流传热计算公式—牛顿冷却定律
Q At
Q A
t 1
t R
一侧对流传热推动力 一侧对流传热热阻
t (t1 t2 )
一般为传热壁面的温度与流体主体的平均温度之差。
度 再
差 乘
⊿以t温均度是t 差先修按正逆系流数计
算
对数平均 ，即
温
度
t均 t t逆
第18页/共74页
第19页/共74页
③错流和折流时的平均温度差
各种流动情况下的温度差修正系数，可以根据
两个参数查图
R T1 T2 热流体的温降 t2 t1 冷流体的温升
P t2 t1 T1 t1
冷流体的温升 两流体的最初温差
3）流体的物理性质对给热系数的影响 导热系数、比热容c、密度越大，动力粘度越小，对流传 热系数越大
第34页/共74页
传热学基本知识
热对流
2）流体有相变发生时
蒸汽的冷凝 液体的沸腾
膜状冷凝 滴状冷凝(传热系数大)
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
第35页/共74页
蒸汽冷凝时的对流传热
现2场．测采得用流经体的验流数量据，由流体在换热器进出口的状态变化而求得。
表5-2列出了常见的列管式换热器的传热系数经验值的大致范围。
3．计算法
传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热 器，传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。 传热总阻力的倒数就是传热系数。

传热学完整课件PPT课件

（ 1 ）稳态传热过程； （ 2 ）非稳态传热过程。 1 ）稳态传热过程（定常过程）
凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递 过程均称稳态传热过程。） 凡是物体中各点温度随时间的变化而变化
的热传递过程均称非稳态传热过程。 各种热力设备在持续不变的工况下运行时
的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停 机、工况改变时的传热过程则属 非稳态传热 过程。
.
❖ 3 ）教育思想发生了本质性的变化 ❖ 传热学课程教学内容的组织和表达方
面从以往单纯的为后续专业课学习服务转 变到重点培养学生综合素质和能力方面， 这是传热学课程理论联系实际的核心。从 实际工程问题中、科学研究中提炼出综合 分析题，对培养学生解决分析综合问题的 能力起到积极的作用。
.
❖ 2 、研究对象
第一章
绪
论
.
§1-0 概 述
一、基本概念 ❖ 1 、传热学 ❖ 传热学是研究热量传递规律的学科。 ❖ 1)物体内只要存在温差，就有热量从物
体的高温部分传向低温部分； ❖ 2)物体之间存在温差时，热量就会自发
的从高温物体传向低温物体。
.
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
❖ （ 3 ）非导电固体：导热是通过晶格结构 的振动所产生的弹性波来实现的，即原子、 分子在其平衡位置附近的振动来实现的。
.
❖（ 4 ）液体的导热机理：存在两种不同的 观点：第一种观点类似于气体，只是复杂些， 因液体分子的间距较近，分子间的作用力对 碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非 导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动， 原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的） 的作用。
.
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组 织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮 存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池
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Wissler提出了更加周密的模型，不仅考虑热 平衡，而且计及物质平衡。
19.05.2020
生物传热学模型的发展
19.05.2020
生物技术
19.05.2020
19.05.2020
19.05.2020
19.05.2020
（六）、生物传热学研究的一些新进展
19.05.2020
生物医学传热
其主要方向包括：
对各种生命层次上热参数的测量并建立相应的测试 仪器；
对在传热、传质过程中具有重要意义的物性参数的 测定；
对人体器官、系统的正常和异常热生理过程的解释 和阐明，并应用复杂而精确的数学模型对其进行描述；
对各种热物理因子作用于人体及各种生物材料时产 生的热学效应的研究；
19.05.2020
多孔介质传递学科的特点：
在地下水文和石油开采中，关心的是多孔介质体 中的液相流动规律；多孔介质干燥研究的重点在 于水分的迁徙与蒸发；高温元件的冷却既注重传 热又注重传质；对于化工填充床的研究不仅涉及 气、液、固相之间的传热传质，而且要涉及化学 反应过程。 （3）无论从理论探讨还是从实际应用出发，多 孔介质本身的不均匀性和随机性，构成了多孔介 质传递现象和传递机理相互影响的错综复杂性， 这给理论探讨和实验研究带来不少困难，必然给 该学科的研究抹上经验主义色彩。
19.05.2020
(二)、 孔介质传热传质的研究
多孔介质是指内部含有许多空隙的固体材料。 这些空隙大多数是相互连通的，在这些空隙中可 以充有液体或气体或气液两相。从总体上来看， 多孔介质是多相介质共存的一种组合系统。若从 任一相来看，其它相就弥散在其中，故又称多孔 介质为弥散介质。另外，由于空隙的联通性，可 使处于多孔介质一端的流体，经空隙渗流到多孔 介质的另一端，故又称为渗透性介质。
引言
New? What? Why? When? Where?
19.05.2020
New?—最新研究动态
一、传热学的最新研究动态
现代科学技术突飞猛进，传热学的工程应用研 究已跨越传统的能源动力，工艺过程节能的范畴， 在材料的制备和加工、航天技术的发展、信息器 件的温控、生物技术、医学、环境净化与生态维 护、以及农业工程化、军备现代化等不同领域都 有所牵涉。
19.05.2020
第一章 概 论
§ 1.1 导 言 § 1.2 当前生物传热学的若干重要研究方向和课题
1.2.1 生物传热学的学科背景
定量化研究是生物科学技术进步的重要标志
19.05.2020
19.05.2020
19.05.2020
（三）、生物传热课题
Analysis — 分析 ……
19.05.2020
热物理学应用于医疗实践等。它已成为横跨诸多领 域的最新的学科生长点之一，是当今学术界竞相关注的 前沿。
19.05.2020
Why ? — 条件和目的
生物医学传热
半个世纪以来生物医学传热学的研究经历几个大 的飞跃，它们集中体现在新的生物热现象的发现、 物性测试方法的突破、新模型的建立以及医学热科 学应用领域的拓宽等四个方面，然而由于问题研究 的复杂性，许多工作远未完善，但就热物性测试而 言，迄今为止，还没有任何一种方法能够同时测定 热物性参数如热导率K、热扩散率α、血液灌注率 Wb和代谢热产率qm，更不用说测定时考虑这些物 性系数随空间的变化了。
19.05.2020
生物医学传热
生物传热学研究的是生物体内传热传质规律.其 研究内容涉及对人体器官，系统正常和异常热生理 过程的解释和阐明，并应用复杂而精确的数学模型 对其进行描述。它是生物、医学与传热学等学科的 交叉，是正在蓬勃发展中的学科。其研究内容涉及 到从细胞、亚细胞层次到组织、器官直至整个生物 个体内的热质传输现象。
半个世纪以来生物传热学历经几个大的飞跃： 1、新的生物热现象的发现； 2、生物物性测试方法的突破； 3、新生物传热模型的建立； 4、医学热科学应用领域的拓宽。
When ? — 历史
（四）、生物传热学模型的发展
19.05.2020
When ? — 历史
生物传热学模型的发展
19.05.2020
生物传热学模型的发展
19.05.2020
生物传热学模型的发展
Wulff模型应用体积平均血流率的Dacy定律 导出血流项，将人体组织看作是多孔介质，把整 个系统当作两相流系统。
19.05.2020
Why ? — 条件和目的
生物医学传热
无创检测更难，而且许多情况下这些参数还受温 度场（当地温度值、温度变化率等）的影响，要反 映这些物性的温度、空间依赖特性，必须在传统方 法之外寻求新途径。在生物医学应用方面，应发展 常热物性与变热物性情况下的无损的温度预示技术， 尤其要发展在未知全部热物性的情况下，只需测量 体表温度就能同时重构生物体一维、二维乃至三维 温度场和物性长的无创技术，并力求实时预测瞬变 过程。此外，在实验中发现的许多物热现象的物理 本质尚待深入揭示；临床热科学的应用领域应进一 步拓宽；应进一步开展在理论指导下开发新型热医 （理）疗器械的工作。
19.05.2020
多孔介质传递学科的特点：
（1）众多学科交叉性质，涉及诸如渗流原理、毛 细流理论、流体力学理论、扩散理论、相变机理 和热力学原理等众多机理，求解过程还与数理方 程、数值方法等数学科学紧密相联。
（2）经过半个世纪，特别是近二十年来的发展， 该学科已经具备了相当的基础，但其研究成果多 分散于不同的应用领域，研究目的和研究内容因 应用领域不同而在多孔介质的物理过程的性质研 究方面各有侧重。
19.05.2020
传热学最新研究动态
一、生物医学传热 ； 二、微细尺度传热学 ； 三、现代电子器件冷却方法 ； 四、多相流的传热传质 ； 五、多孔介质传热传质的研究
19.05.2020
（一）、生物医学传热
生命体具有生命自律的“活力”，是一个开放 系统，离不开同赖以生存的环境进行物质能量的 交换，而且这种特殊体中不仅有生理因素，还有 各种感觉器官造成心理上随机性的动态反应，这 些都与中医理论体系相关，由此决定了活体运输 过程本质的非定常性。对于这些有生命的生物体 中的能量与物质的传输，国际上应运而生了一门 新兴的交叉学科——“生物传热学”。