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流体力学与传热学ppt课件

流体力学与传热学ppt课件
2) 物理条件 物性参数λ、ρ 、c 和η 的数值，是否随温度和压力变化；有无 内热源、大小和分布
3) 时间条件 稳态对流换热过程不需要时间条件—与时间无关
4) 边界条件 第一类边界条件：已知任一瞬间对流换热过程边界上的温度值 第二类边界条件：已知任一瞬间对流换热过程边界上的热流密度值
§8.3 边界层概念及边界层换热微分方程组
计算出在参考温差下的对流传热系数
温度梯度或温度场取决于流体热物性、流动状态（层流或湍流）、流速的大 小及其分布、表面粗糙度等。
温度场取决于流场
§8.2 对流传热问题的数学描写
1、假设条件
为简化分析,对于影响常见对流换热问题的主要因素,做如下假设:
1) 流动是二维的; 2) 流体为不可压缩的牛顿型流体; 3) 流体物性为常数,无内热源;
比拟法 数值法
通过研究动量传递及热量传递的共性或类似特性，以建立起表 面传热系数见的相互关系的方法。
近20年内得到迅速发展，并将会日益显示出其重要的作用。
7、如何从解得的温度场来计算对流传热系数
当粘性流体在壁面上流动时，由于粘性的作 用，流体的流速在靠近壁面处随离壁面的距 离的缩短而逐渐降低；
在贴壁处被滞止，处于无滑移状态（即：y=0, u=0） 在这极薄的贴壁流体层中，热量只能以导热方式传递
c 数值解法：近年来发展迅速 可求解很复杂问题：三维、紊流、变物性、超音速
2）动量传递和热量传递的类比法 利用湍流时动量传递和热量传递的类似规律，由湍流时的局部 表面摩擦系数推知局部表面传热系数
3）实验法 用相似理论指导
4、对流传热过程的单值性条件
完整数学描述：对流传热微分方程组+ 单值性条件
1) 几何条件 平板、圆管；竖直圆管、水平圆管；长度、直径等

传热学

传热学

按照热阻串联相加原则可以直接写出:
Δt tf1 tf2 q Ri 1 1 2 3 1 h1 1 2 3 h2
• 推广到 n 层平壁:
q tf1 tf2
n
i 1 1 h1 i1 i h2
k ( tf1 tf2 )
例3-3：窑炉炉墙由厚115mm的耐火粘土砖和厚 125mm 的B级硅藻土砖再加上外敷石棉板叠成。 耐火粘土砖的， w /(m C ) 0.88 0.00058t C B级硅 藻土砖的 w /(mo C ) 0.0477 0.0002t o C
结论: 圆柱体内温度梯度沿径向是变化的.
圆柱坐标系热流量的最终表达形式：
Φ
tw1 tw2
1 r2 ln 2π l r1
t w1 t w2 ql r2 1 ln 2 π r1
注意: 圆筒壁按单位管长而不是按单位导热 面积来计算热流密度.单位是 W/m. 记住圆柱热阻的基本形式
对满足一维条件且层
2、计算热流量
利用傅立叶定律求解热流密度
dt q dx
d dx
dt dx 0
tw 1 tw 2 1 q o 1 b tw 1 tw 2 2
由平均导热系数的定义 知
dt m t w1 t w2
问题：（1）现在已经知道了q，如何计算其 中第 i 层的右侧壁温？
(2)为什么多层平壁中温度分布线不是 一条连续的直线而是一条折线?
解：（1）
1 外壁： q h1 (t f 1 tw1 ) tw1 t f 1 q h1 2 1 第一层： q (tw1 tw2 ) tw2 tw1 q 2 1

传热学(第三版)(张靖周,常海萍,谭晓茗编著)PPT模板

传热学(第三版)(张靖周,常海萍,谭晓茗编著)PPT模板

0 1 4.1对流换热概述
0 2 4.2对流换热过程的数学描写
03
4.3对流换热的边界层微分方程 组
0 4 4.4湍流对流换热边界层微分方程组
0 5 4.5边界层类比 0 6 4.6管内层流充分发展对流换热理论
解
第4章对流换热的 理论分析
思考题 练习题 参考文献
05
第5章单相流体对流 换热的准则关联式
7.2黑体辐 射基本定 02 律
7.3实际
05
03
固体和液
思考题
04
体的辐射
7.4气体辐
特性
射特性
第7章热辐射的理 论基础
参考文献
08
第8章辐射换热的 计算
第8章辐射换热的计算
8.1被透明介质隔开的两
1
表面间辐射换热
8.2被透明介质隔开的封
闭系统表面间辐射换热
2
8.3遮热板
3
8.4气体与包壳间的辐射
附录5空气在不 同压力和温度下
的热物理性质
附录6干饱和水 蒸气的热物理性
质
A
B
C
D
E
F
附录8大气压力下过热水 蒸气的热物理性质
附录10几种饱和液体的热 物理性质
附录12材料发射率
附录
1 2 3 4 5 6
附录7大气压力下标准烟 气的热物理性质
附录9饱和水的热物理性 质
附录11液态金属的热物理 性质
单击此处添加文本具体内 容，简明扼要的阐述您的 观点。根据需要可酌情增 减文字，以便观者准确的 理解您传达的思想。
第9章几个专题
练习题 参考文献
10
附录
附录
附录1常用单位 换算表

第五版传热学课件

第五版传热学课件

3.三种常见情况的简化：1Biblioteka 1 Xa.两无限大平行灰平壁：
1, 2
AEb1 Eb 2 1 1 1
1
2
1, 2
A1 Eb1 Eb 2 1 A1 1 1 1 A2 2
2 ,1
c.空腔与空腔内很小的内包壁面：
A1 X 1, 2 A1 X 1,5 A1 X 1,6
Ai X i , j Aik X ik , jp ——角系数的分解性
k 1 p 1
n
m
复杂情况下角系数的确定方法
——在图9－18，9－19，9－20的基础上， 利用角系数三个特性，对适用范围进行拓展
X 1, 2 A1 X 2,1 A2
1.辐射换热量计算式：
1, 2
Eb1 Eb 2 1 1 1 1 2 1 A1 X 1, 2 A1 2 A2
2.系统发射率：
A1 Eb1 Eb 2 1, 2 S X 1, 2 A1 Eb1 Eb 2 1 1 A1 1 1 X A 1 1, 2 2 2 1 1 ——系统发射率 式中： S 1 1 1 X 1, 2 1 X 2,1 1 1 2
列出每个表面的辐射净热量方程
确定每两个表面间的角系数
三个黑表面组成空腔 的辐射网络图
方程组联立求解
重辐射面——参与辐射过程中没有净热量交换的绝热表面
重辐射面的特点：将投射过来的辐射能全部反射回去，并且是将 空间某一方向投射来的能量，转到空间的另一个方向上去。 重辐射面在网络图上的处理方法：不和外源相连接，形成浮动节点
n
——角系数的互换性

传热学第二章 稳态导热

传热学第二章 稳态导热

c t

1 r
r

r
t r


1 r2




t



z


t z


Φ
2019/9/11
25
x r sin cos; y r sin sin; z r cos
c t

1 r2
r 2

c
a c
a 称为热扩散率，又叫导温系数。
(thermal diffusivity)
2019/9/11
21
热扩散率 a 反映了导热过程中材料的导热能
力（ ）与沿途物质储热能力（ c ）之间
的关系.
a值大，即 值大或 c 值小，说明物体的某 一部分一旦获得热量，该热量能在整个物体 中很快扩散
第二章 稳态导热
§2-1 基本概念 §2-2 一维稳态导热
2019/9/11
1
分析传热问题基本上是遵循经典力学的研究 方法，即针对物理现象建立物理模型，而后 从基本定律导出其数学描述(常以微分方程的 形式表达，故称数学模型)，接下来考虑求解 的理论分析方法。
导热问题是传热学中最易于采用此方法处理 的传热方式。
热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内 各部分温度趋于均匀一致的能力，所以a反应 导热过程动态特性，是研究非稳态导热的重 要物理量
2019/9/11
22
在同样加热条件下，物体的热扩散率越大，物 体内部各处的温度差别越小。
a木材 1.5107 m2 s，a铝 9.45105 m2 s
a木材 a铝 1 600
19
微元体内热源的生成热为：

传热学

传热学

• 通过平壁的导热 • 通过圆筒壁的导热 • 通过肋片的导热
• 肋效率 • 1、 定义：实际散热量/假设整个肋表面 处于肋基温度下的散热量。 • 2、 物理意义：表征肋片散热有效程度 的指标。
• 非稳态导热 • 定义：物体的温度随时间而变化的导热 过程称非稳态导热 • 非稳态导热过程中，在与热流量方向相 垂直的不同截面上热流量不相等，这是 非稳态导热区别于稳态导热的一个特点。
传热过程分析和换热器计算
传热过程分析
• 通过平壁的传热 • 通过圆筒壁的传热 • 临界热绝缘直径
• 在传热表面加上保温层能够起到减少传 热的作用。但是在圆筒壁面上增加保温 层却有可能导致传热量的增大。 • 传热过程的总热阻会存在一个极小值,这 就对应着一个传热量的最大值。那么， 在对应总热阻极小值的外直径被称为临 界热绝缘直径
• 、相似原理 物理量相似的性质 • （1）用相同形式且具有相同内容的微分 方程时所描述的现象为同类现象，只有 同类现象才能谈相似。 • （2）彼此相似的现象，其同名准则数必 定相等。 • （3）彼此相似的现象，其有关的物理量 场分别相似
• 努塞尔数，标志对流换热的相对强弱程 度； • 雷诺数，表征流体在强制对流时，惯 性力和粘性力的相对大小； • 普朗特数，反映流体动量扩散能力与 热扩散能力相对大小； • 格拉晓夫数，反映自然对流换热过程 中浮力与粘性力的大小。
• ⑴在一定温度下，黑体在不同波长范围 内辐射能量各不相同。 • ⑵维恩位移定律：随着温度T增高，最大 单 色 辐 射 力 Ebλ,max 所 对 应 的 峰 值 波 长 λmax 逐 渐 向 短 波 方 向 移 动 。 λmaxT=2897.6μK。 • ⑶常温下，实际物体的辐射主要是红外 辐射。
• 1、热扩散率的物理意义 • 由热扩散率的定义：ɑ=可知： • 1）是物体的导热系数，越大，在相同温度梯 度下，可以传导更多的热量。 • 2)是单位体积的物体温度升高1℃所需的热量。 越小，温度升高1℃所吸收的热量越少，可以 剩下更多的热量向物体内部传递，使物体内温 度更快的随界面温度升高而升高。由此可见ɑ 物理意义： • ① ɑ越大，表示物体受热时，其内部各点温度 扯平的能力越大。 • ② ɑ越大，表示物体中温度变化传播的越快。 所以，ɑ也是材料传播温度变化能力大小的指 标，亦称导温系数。

非稳态传热_传热学.完整资料PPT

非稳态传热_传热学.完整资料PPT
二类非稳态导热的区别：瞬态导热存在着有区别 的三个不同阶段，而周期性非稳态导热不存在。
t
四、边界条件对温度分布的影响 tf
一大平壁置于高温环境中。
h
tf h
问题的分析： 存在两个传热环节：
0
x
1、 流体与物体表面的对流换热
2、 物体内部的导热
r
rh 1 h
rh
r
tf
tw
tm
t
存在3种情况：
（a） r rh ,h /
(a)
（b） rh r ,h / 1
(b)
（c） r rh,h / 0
(c)
x
上述两个热阻的相对大小对于物体中非稳态导热的温度场的变化具有重
要影响。为此，引入表征这两个热阻比值的无量纲数毕渥数：
1）定义： Bi h 1h
2）物理意义： 导热系统内导热热阻与其和环境之 间的对流换热热阻的相对大小。
0 t0 t
温度分布
其中的指数：
hA cV
hV
A
A2 V 2c
h(V
A)
a
(V A)2
Biv
Fov
Biv
h(V
A)
Bi h
Fov (V
A)2
/
a
换热时间 热扰动扩散到(V A)2面积所用的时间
t t
hA
e vc eBivFov
0 t0 t
瞬态热流量：
hA
h A h A0 e vc
（3）结果适于冷却情况。
0 t t 当几何形状和边界条件都比较简单时可以获得分析解。
例1：一大平壁置于高温环境中
0 0
初始条件
c
c c c

《流体力学与传热学》课件

《流体力学与传热学》课件
总结词
04
传热学应用实例
建筑节能是传热学的重要应用领域，通过合理利用传热学原理，可以有效降低建筑能耗，提高能源利用效率。
建筑设计时，利用传热学原理，合理设计建筑物的保温、隔热、通风等系统，可以有效降低建筑物的热量损失和冷热负荷，从而减少能源消耗。例如，利用保温材料和密封技术减少墙体热传导，利用自然通风和热压差通风降低室内温度等。
流体静力学的基本概念、原理和应用
详细描述
流体静力学是研究流体在静止状态下力学行为的一门学科。主要研究流体内部的压力分布、液体对容器壁的侧压力等，在工程实际中有广泛应用。
总结词
流体动力学的基本概念、原理和应用
详细描述
流体动力学是研究流体在运动状态下力学行为的一门学科。主要研究流体的速度、压力、密度等物理量的变化规律，以及流体与固体壁面的相互作用等，在航空航天、交通运输等领域有重要应用。
随着计算机技术的不断发展，数值模拟与仿真技术在流体力学与传热学中发挥着越来越重要的作用。这些技术可以对流体流动和传热过程进行精确模拟和预测，为实验研究和工程应用提供有力支持。
数值模拟与仿真技术在流体力学与传热学中广泛应用于各种领域。例如，在能源领域，通过对流体流动和传热的数值模拟，优化核能、风能等可再生能源的开发和利用。在环境领域，通过对污染物扩散的数值模拟，评估环境治理措施的有效性。在生物医学领域，通过对生物体内的流体流动和传热的数值模拟，揭示生理过程和疾病机制，为诊断和治疗提供依据。
THANKS
感谢观看
总结词
新能源技术是未来能源发展的方向，传热学在新能源技术的开发和利用中发挥着重要作用。
要点一
要点二
详细描述
太阳能、风能等新能源的开发和利用过程中，传热学原理被广泛应用于设备的热回收、热利用和热控制等方面。例如，太阳能热水器利用传热学原理将太阳能转化为热能，风力发电设备的散热系统和热回收系统也涉及到传热学的知识。

传热学基础(第二版)第三章教学课件 稳态导热讲义

传热学基础(第二版)第三章教学课件 稳态导热讲义
23/40
图中肋片高度为H，肋片厚
度为，肋片宽度为b，肋片
b
根部（肋基）的温度为t0，
Φc
环境温度为t，环境与肋片 之间的换热系数为h。肋片 δ 0 Φx Φ x+dx
x
的横截面积为Af及截面周边
dx
长度为U。导热系数和换热
系数均为常数。
H
24/40
由于肋片的作用是为了
增大传热，故肋片材料
b
的导热性能都比较好，
1、通过单层圆筒壁的导热
导热微分方程:
d r dt 0 r r1,t t1
dr dr
r r2 ,t t2
t1
r1 t2
积分上面的微分方程两次得r
到其通解为 : t c1nr c2
r2
得出圆筒壁的温度分布为:
n r
t t1
r1
t 2 t1 n r2
13/40
r1
圆筒壁内的温度分布是 一条对数曲线。
截面积Af＝4.65cm2，周长U＝12.2cm，导热系数
＝22W/ (m℃）。燃气有效温度Tge=1140K，叶根 温度Tr=755K，燃气对叶片的总换热系数h＝390W/ (m2℃）。假定叶片端面绝热，求叶片的温度分
布和通过叶根的热流。解：
m hU 68.2,
Af
由＝o
chmH x
chmH
6150.0295W / m
2 r1 50 15
17/40
再由圆筒壁的温度分布
r
n
t t1
r1
t2 t1 n r2
r1
代入已知数据有
t 40 nr n0.015
20
n 25
15
18/40

传热学陶文铨PPT学习教案

传热学陶文铨PPT学习教案

汽轮机实际输出功
1
wnet ' h1 h2'
wne
汽轮机的ex损失
t’
汽机 wnet wnet ' T0 (s2' s1)
2’
第41页/共80页
冷凝器的Ex分析
T
1’’1’
1
5
2’
3
4’
4
3
2 2’
s
第42页/共80页
冷凝器的Ex分析
汽轮机最大可能作功
wnet exh1 exh2' (h1 h2' ) T0 (s1 s2' )
3
2
2’
(h1 h2 )
(h1 h3 ) /tu
B
oi
(h1 (h1
h2 ) h3 )
B
oi
tu
t
h1 h2 h1 h3
s t B oi tu
第31页/共80页
整个电厂热效率
电厂
收益＝ 电功 ＝ wg 代价 燃料热量 qf
电机wM
qf
T 5
1’’1’ 1
机械 wnet
qf
电机
t B oi tu 机械 电机
3
2
1 1kg
a2
αkg
6
3
5
4
(1-α)kg
s 由于T-s图上各点质 量不同，面积不再 1kg
直接代表热和功
5
第52页/共80页
a kg (1- )kg
4
抽汽回热循环的抽汽量
T
1kg 6 kg 4 5 (1- )kg
3
计算
1
以混合式回热器为例
热一律
a
ha 1 h4 1 h5

传热学-学习课件-9-1 辐射传热的角系数

传热学-学习课件-9-1 辐射传热的角系数

A1 A2
由角系数相对性
A1 X 1,2 A2 X 2,1 A1 X 1,3 A3 X 3,1 A2 X 2,3 A3 X 3,2
A3
三表面封闭空间 角系数的确定
传热学 Heat Transfer
上述方程解得： X1,2

A1
A2 2 A1
A3
X 1,3

A1
A3 2A3
传热学 Heat Transfer
从表面2上发出而落到表面1上的辐射能，等于从 表面2的各部分发出而落到表面1上的辐射能之和，于 是有
A 2 E b 2 X 2 ,1 A 2 a E b 2 X 2 a ,1 A 2 b E b 2 X 2 b ,1
A2 X 2,1 A2a X 2a,1 A2b X 2b,1
X 2,1

X 2a,1
A2a A2

X 2b,1
A2b A2
角系数的上述特性可以用来求解许多情况下 两表面间的角系数值。
传热学 Heat Transfer
9.1.3 角系数的计算方法
求解角系数的方法
直接积分法 代数分析法
传热学 Heat Transfer
1、直接积分法
• 按角系数的基本定义通过求解多重积分而获得角 系数的方法
2、代数分析法
利用角系数的相对性、完整性及可加性，通过求解代数方 程而获得角系数的方法称为代数分析法。 (1)三个非凹表面组成的封闭系统
图9-10 三个非凹表面组成的封闭系统
传热学 Heat Transfer
由角系数完整性
X1,2 X1,3 1 X 2,1 X 2,3 1 X 3,1 X 3,2 1
传热学 Heat Transfer

传热学课件第四版-第一章

传热学课件第四版-第一章
空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器 （Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电 火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机
b c d
微电子： 电子芯片冷却 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器 官的冷冻保存 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存
e
f
制
冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温
传 热 学
（Heat Transfer）
第一章 绪 论
§1-1 概 述
1.1.1 传热学（Heat Transfer）的研究内容
1 传热学： 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要
有热量传递 的机理、规律、计算和测试方法
热量传递过程的推动力：温差
热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给 低温热源 有温差就会有传热 温差是热量 传递的推动力
1.1.2 传热学研究中的连续介质假设
基本假定： 所研究的物体中的温度、密度、速度、压力 等物理参数都是空间坐标的连续函数。 对于气体而言，所研究物体的几何尺寸要远大于 分子间的平均自由程。 在微机电系统中，所研究物体的几何尺寸常在微 米到毫米之间，微机电系统内的流动和传热问题不满 足连续介质的基本假定。
0
q dx
tw2
tw1
dt q
tw1 tw2

q
t w1 t w 2 t w1 t w 2

t r t R
t
t w1
dt
dx
Φ
A

Q
tw2
R A
r
0

x
导热热阻
t w1
Q

t w2
单位导热热阻
图1-3

(完整版)《传热学》第7章_相变对流传热

(完整版)《传热学》第7章_相变对流传热
13
第7章 相变对流传热
3. 管内凝结 管内凝结传热情况与蒸气流速有很大关系:当蒸气流速较低时,凝结
液主要聚集在管子底部,蒸气在管子上半部；当蒸气流速比较高时,形成 环状流动,中间蒸气四周凝结液,随着流动进行,凝结液占据整个截面。
4. 蒸气流速 努塞尔理论分析忽略了流速的影响，只适于流速较低的场合。当蒸
16
第7章 相变对流传热
家用空调的冷凝器中已成功应用了二维和 三维的微肋管。 低肋管凝结传热的表面传热系数比光管提 高2-4倍，锯齿管可以提高一个数量级，微 肋管可以提高2-3倍。 及时排液的技术： 两种加快及时排液的方法： 第一：在凝液下流的过程中分段排泄，有效地控制了液 膜的厚度，管表面的沟槽又可以起到减薄液膜厚度的作 用。主要用于立式冷凝器。 第二：右图中的泄流板可以使布置在该板上不 水平管束上的冷凝液体不会集聚到其下的其它 管束上。主要用于卧式冷凝器。
的潜热改为过热蒸气与饱和液的焓差即可。 6. 液膜过冷度及温度分布的非线性
努塞尔理论分析忽略了液膜过冷度的影响，并假设液膜中的温度呈
线性分布，利用r`代替公式中的潜热r即可兼顾以上两个因素。
r r 0.68cp tr tw
上式也可以表示为：
r r1 0.68 Ja
其中，Ja是雅各布数，定义为
竖壁凝结传热壁面的平均表面传热系数可以表示为：
h hl
xc l
ht
1
xc l
hl，ht分别是层流和湍流层的平均表面传热系数， xc是流态转折点的高度，l为壁面的总高度
整个壁面的平均表面传热系数可以通过以下实验关联式计算：
Nu Ga1/3 58 Prw1/ 2
Prw/ Prs
Re 1/ 4 Re 3/ 4 253

传热学课件第六章--单相流体对流换热

传热学课件第六章--单相流体对流换热

第一节 管内受迫对流换热
一、定性分析（基本概念）
1.进口段与充分发展段 2>.对于换热状态 将上述无因次温度对r求导后且令r=R时有： t t t r r R w t t t t r w f w f
由于无因次温度不随x发生变化，仅是r的函数，故对无因次 温度求导后再令r=R，则上式显然应等于一常数。又据傅里叶 定律：q=-（t/r）r=R及牛顿冷却公式：q=h（tw-tf），上 t 式变为： t t r r R h Const w tw t f r tw t f


另外，不同断面具有不同的tf值，即tf随x变化，变化规律 与边界条件有关。
第一节 管内受迫对流换热
一、定性分析（基本概念）
2.定性参数 2>.管内流体平均温度 ①常热流通量边界条件： t tw// tw/
tf /
进口段 充分发展段
tf// x
如图，此时：tw>tf 经分析：充分发展段后： tf呈线性规律变化 tw也呈线性规律变化 此时，管内流体的平均温度为： t f t f tf 2
第三节
自 然 对 流 换 热
一、无限空间自由流动换热（大空间自然对流）
指热（冷）表面的四周没有其它阻得自由对流的物体存在。 一般准则方程式可整理成： Nu=f（Gr· Pr） 一般Gr· Pr>109时为紊流，否则为层流。 对于常壁温的自由流动换热，其准则方程式常可整理成： Num=C（Gr· Pr）mn C、n可参见表6=5，注意使用范围、定型尺寸、定性温度。 令：Ra=Gr· Pr Ra为瑞利准则数。 既适用常壁温也适用常热流边界的实验准则方程式，常见的 为邱吉尔（Churchill）和朱（Chu）总结的式6-19，20。

传热学课件总结

传热学课件总结

再由圆筒壁的温度分布
r n t t1 r1 t2 t1 n r2 r1
代入已知数据有
t 40 nr n0.015 25 20 n 15
t 39.1520nr 204.4269
例题2－4
一平壁水泥泡沫砖构成，厚度为 50cm ，导热系数为
0.1 0.0002 tW / m K 高温面维持200℃、低温面为50℃ 。试求
（ 1 ）通过平壁的热流密度； （ 2 ）维持热流密度不变时，计算在墙壁内温度为 70℃处， 距高温墙面的厚度为多少？ 50 200 ) 0.125W / m K 解法一： 0.1 0.0002 ( 2 t 0.125 q (200 50) 37.5W / m 2 0.5
q dx (t )dt
x1 t1
x2
t2
q dx (0.1 0.0002 t )dt
0 200
0.5
50
15 3.75 q 37.5W / m 2 0.5
q dx (0.1 0.0002 t )dt
0 200
x
70
7
16 .51 x 440 .3mm 37 .5
q (t1 t2 ) 17.4W / m2
例题2－2
由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。 第二层为硅藻土绝热层，第三层为红砖，各层的厚 度 及 导 热 系 数 分 别 为 1 ＝ 240mm ， 1=1.04W/(m℃)，2＝50mm, 2=0.15W/(m℃)， 3＝115mm, 3=0.63W/(m℃)。炉墙内侧耐火砖的 表面温度为 1000℃。炉墙外侧红砖的表面温度为 60℃。试计算硅藻土层的平均温度及通过炉墙的导 热热流密度。 解：
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因此，温度场内任一点的温度为该点位置和时 间的函数，即：
t f ( x, y, z, )
考虑时 间因素
考虑空 间因素
不稳定温度场
t 0 加热

t 0 冷却

稳定温度场 t 0

一维温度场 二维温度场 三维温度场
t f (x, ) t f (x, y, ) t f (x, y, z, )
– 另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体， 即主要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振 动，只是振动的平衡位置间歇地发生移动。
• 总的来说，关于导热过程的微观机理，目前 仍不很清楚。
• 本章只讨论导热现象的宏观规律。
【热对流(对流)】
（1）定义：由于流体质点发生相对位移而引起的
热量传递过程。 如炉墙外表面向大气散热；
背景问题:
（1）冬天，木凳与铁凳温度一样，但人们坐在铁凳 上比作在木凳上感到冷得多，这是问什么？
（2）一杯热牛奶，放在水里比摆在桌子上冷得快， 这又是为什么？
人体热量向凳子传递，由于铁比木头传热速 率快得多，使人体表面散热快，而体内向体
表补充热量又跟不上，所以感觉凉。 同是固体，材质不同则传热快慢不同。
（2）特点：
炉内高温气体与被加热物 料或炉墙内衬间的换热
✓热对流只发生在流体中。
✓流体各部分间产生相对位移
【热对流(对流)】
（3）产生对流的原因 ➢ 由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的
作用下产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重 者下沉，称为自然对流； ➢ 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制 运动，称为强制对流。
• 传热的特点：传热发生在有温度差的地方，并 且总是自发地由高温处向低温处传递。
• 传热的三种基本方式 • 1. 导热
2. 对流 3. 辐射
研究传热目的：
运用传热基本理论及实践知识， 提出强化和消弱传热的途径和措施， 最大限度地提高窑炉等热工设备的热效率和 生产率。
达到高产、优质、低消耗的目的。
又不断地吸收来自其它物体的辐射能，并将其转化为 热能。物体之间相互辐射和吸收能量的总结果，称为 辐射传热。由于高温物体发射的能量比吸收的多，而 低温物体则相反，从而使净热量从高温物体传递向低 温物体。
【热辐射】
（2）特点： ✓可在真空中传播 ✓能量传递同时伴随有能量的转换
任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐 射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才 能成为主要的传热方式。
✓ 存在于固体、静止流体及滞流流体中。
（3）热传导的条件是有温度差存在，其结果是热量
从高温部分传向低温部分。
【热传导(导热)】
（4）从微观角度看，气体、液体、导电固体和非导电 固体的导热机理各不相同。
✓气体：是气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结
果。气体分子的动能与其温度有关，高温区的分子 运动速度比低温区的大。热量水平较高的分子与热 量水平较低的分子相互碰撞的结果，热量就由高温 区传递到低温区。
【热传导(导热)】 ✓导电固体：有许多的自由电子在晶格之间运动，正如
这些自由电子能传导电能一样，它们也能将热量从高 温处传递到低温区。
✓非导电固体：导热是通过晶格结构的振动(即原子、
分子在其平衡位置附近的振动)来实现的。物体中温度 较高部分的分子，因振动而与相邻的分子相碰撞，并 将热能的一部分传递给后者。
（3）人站在火焰旁会感到热、太阳热量能传到 地球。
小结：
实际进行的传热过程，往往不是上述三 种基本方式单独出现，而是两种或三种传 热的组合，而又以其中一种或两种方式为 主。
第八章 导热 (conduction)
平壁导热 圆筒壁导热
§8-1 导热的基本概念及定义
(一) 温度场
温度场：某一瞬间，物体内部所有各点温度的分布 情况。
(二) 等温面、等温线、温度梯度
温度场中，同一时间具有相同温度的各点相连接得 到的面——等温面。等温面相互平行，不相交。
一平面与各等温面相交，则该平面上得到一组相应 的等温线。 温度差△t与法线方向等温线距离△ n的比值的极限， 为温度梯度。
可见，对流传热与流体流动状况密切相
关。
【热对流(对流)】
（5）虽然热对流是一种基本的传热方式， 但由于热对流总伴随热传导，要将二者分 开处理是困难的。因此一般不讨论单纯热 对流，而着重讨论具有实际意义的对流传 热。
【热辐射】
（1）定义：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。 自然界中一切物体都在不停地发射辐射能，同时
水的传热要比空气来的快。
【热传导(导热)】
（1）定义：热量从物质中温度较高的部分传递到温
度较低的部分，或者从高温物质传递到与之相邻的 低温物质的热量传递现象。如炉墙内表面温度高于外表
面，热量通过炉墙向外传递，炉墙内发生的传热即导热。
（2）特点：
自由电子、分子、原子等
✓ 由于物质微观粒子的热运动而引起的热量传递，在 传热方向上无物质的宏观位移，属于接触传热。
第二篇 传热学
● 传热原理介绍
【传热原理】
导热（热传导） (conduction)
理解并 熟练应
用
对流(convection) 辐射换热(radiation)
部分了解、部分自学
部分理解熟练应 用、部分了解
综合换热
理解、 应用
两类传热
加热物料 热损失
须增强传热 须减弱传热
三种传热方式
热传导（导热） (conduction) 对流(convection) 辐射传热(radiation)
流动的原因不同，热对流的规律也不同。 在强制对流的同时常常伴随有自然对流。
【热对流(对流)】
（4）工业生产中，常遇到的并非是单纯的热对 流方式，而是流体流过固体表面时发生的热对 流和热传导联合作用的传热过程，即热由流体 传递到固体表面(或反之)的过程，通常将它称 为对流传热(也称给热)。其特点是靠近固体壁 面附近的流体中依靠热传导方式传热，而在流 体主体中则主要依靠对流方式传热。
***一般，通过晶格振动传递的热量比依靠自由电子迁移 传递的热量少，这就是良好的导电体也是良好导热体 的原因。
所以，在英文里，绝缘材料、绝热材料是一个单词 insulant：
Hale Waihona Puke 【热传导(导热)】 ✓液体：
– 一种观点认为它定性地和气体类似，只是液体 分子间的距离比较近，分子间的作用力对碰撞 过程的影响比气体大得多，因而更复杂。