传热学复习ppt课件

1、传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。具体来讲主传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法。要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法。热传导导热指温度不同的物体各部分或温度不同的两热传导导热指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体之间直接接触，依靠分子、原子及自由电子等微观粒物体之间直接接触，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。子热运动而进行的热量传递现象。导热的特点导热的特点热对流指流体中气体或液体温度不同的各部分之间，依热对流指流体中气体或液体温度不同的各部分之间，依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处的现象。靠

2、流体的运动，把热量由一处传递到另一处的现象。对流换热对流换热: 流体与固体壁面直接接触时换热。流体与固体壁面直接接触时换热。特点特点: 热辐射，由于自身温度或热运动的原因而激发产生的热辐射，由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波向空间传播其内能的过程。电磁波向空间传播其内能的过程。特点特点基本概念基本概念温度场温度场:某一瞬时空间或物体内所有各点的温度分布的某一瞬时空间或物体内所有各点的温度分布的总称。总称。t = f (x, y, z,)，稳态稳态zyxft,0t等温面：同一时刻，温度场中所有温度相同的点连接所构成的面。等温面：同一时刻，温度场中所有温度相同的点连接所构成的面。等温线等

3、温线: 不同的等温面与同一平面相交的交线。不同的等温面与同一平面相交的交线。 特点：特点：1. 温度不同的等温面不会相交温度不同的等温面不会相交 2. 等温面上不会有热流即热量传递）等温面上不会有热流即热量传递）3. 等温面法线方向上的温度变化率最大。等温面法线方向上的温度变化率最大。 温度梯度：沿等温面线法线方向上的温度变化率。温度梯度：沿等温面线法线方向上的温度变化率。ntnntgradtn0lim导热导热基本定律傅里叶定律）基本定律傅里叶定律）(热流量热流量)gradt A W (J/s) gradtAq（W /m2） 气体液体非金属固体金属导热系数导热系数导热微分方程式导热微分方程式c

4、qtatv2ca 02 t0222222ztytxtxttttwww211温度分布温度分布n n层平壁层平壁niiiwnwniwnwttrttq1111111单层平板单层平板)(At)(tq1wt2wtA温度分布温度分布121211lnln)(rrrrttttwww多层圆筒多层圆筒niliwnwlRttq111ililiiiRqtt1单层圆筒单层圆筒1221ln21rrlttww1221ln21rrttqwwl34323212141ln21ln21ln21rrlrrlrrlttww等截面内的温度分布等截面内的温度分布chmHHxchmeemHchHxmHxm002散热量散热量mHthAmdxd

5、Ax00肋端温度肋端温度chmHH10温度测量误差温度测量误差fHHtt肋片肋片过余温度过余温度ftt 对流换热对流换热定性分析：流动起因和流动形态定性分析：流动起因和流动形态自然对流，流体内部因温度不均衡形成密度差而导致的对流自然对流，流体内部因温度不均衡形成密度差而导致的对流 。受迫对流受迫对流 ，流体受外力作用而导致的对流。，流体受外力作用而导致的对流。 流动型态，层流和紊流流动型态，层流和紊流判别判别wlReeceRR 层流层流 eceRR 紊流紊流流动边界层，由于粘性作用流动边界层，由于粘性作用, , 在固体表面附近流体在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称流动边界层。速度发生剧

6、烈变化的薄层称流动边界层。热边界层，当壁面与流体间有温差时，会在固体表热边界层，当壁面与流体间有温差时，会在固体表面附近的流体中产生温度发生急剧变化的薄层面附近的流体中产生温度发生急剧变化的薄层 称称热边界层）热边界层） 与与 t t 不一定相等不一定相等数学分析数学分析对流换热微分方程对流换热微分方程0yytth傅里叶定律牛顿公式傅里叶定律牛顿公式tdAhdAyty0 导入与导出的净热量导入与导出的净热量+热对流传递的净热量热对流传递的净热量=微单元体储存的能量微单元体储存的能量 222222ztytxtaytwytwxtwtzyx运动微分方程运动微分方程N-SN-S方程）方程）zxyxxx

7、xwzwwywwxwwxxwxpg20zwywxwzyx运动微分方程运动微分方程相似原理相似原理努塞尔特准则努塞尔特准则hlNu雷诺准则雷诺准则wlRe格拉晓夫准则格拉晓夫准则 23tlgGr普朗特准则普朗特准则 aPr定性温度定性温度定型尺寸定型尺寸ftwtwfmttt21竖壁竖壁( (竖管竖管) )：壁高：壁高h h） 管内流动：管内流动：(d)(d)非圆形槽道：非圆形槽道：ufde4相似性判别相似性判别1。现象相似。现象相似2。单值性条件相似。单值性条件相似3 3。无量纲准则数对应相等。无量纲准则数对应相等 ，实验关联式实验关联式平板平板4104xRr层流层流25. 033. 05 .

8、066. 0rwrfrfefufPPPRN4104xRr紊流紊流25. 043. 08 . 0037. 0rwrfrfefufPPPRN管内受迫流动管内受迫流动层流层流 2300eR410eR旺盛紊流旺盛紊流紊流紊流a. a. 流体与壁面具有中等以下温度流体与壁面具有中等以下温度nrfeffuPRN8 . 0023. 0 (n=0.4 for heating) (n=0.3 for cooling) L/d50b. b. 流体与壁面具有较大的温差流体与壁面具有较大的温差 14. 0318 . 0027. 0wfrfefufPRN层流层流25. 033. 033. 033. 086. 1wfrf

9、efufLdPRN长管长管短管短管.constgw36. 4ufN.consttm66. 3ufN外掠圆管对流换热外掠圆管对流换热25. 037. 0wrrfrfnefufPPPCRN定性温度：流体的平均温度定性温度：流体的平均温度定型尺寸：管外径定型尺寸：管外径自然对流换热自然对流换热910rrPG紊流紊流 常壁温常壁温(,P )mnurrmNC G定性温度定性温度:2wftt定型尺寸定型尺寸: h h坚壁坚壁oror竖管），横管竖管），横管d d）常热流常热流 采用修正采用修正GrGr* *来计算来计算 24*qlgNGGrurm()murrNGP150.6()xurxNGP P184 表

10、513热辐射热辐射吸收率吸收率，反射率，反射率，投射率，投射率和发射率和发射率或黑度）或黑度）作为表面的热辐射性质作为表面的热辐射性质c. 漫灰表面漫灰表面 表面的辐射特性与方向和波长都无关表面的辐射特性与方向和波长都无关a. 漫表面 表面的辐射特性与方向无关b. 灰表面 表面的辐射特性与波长无关黑体是一个理想的吸收体，在热辐射中可把它作为标准以衡量实黑体是一个理想的吸收体，在热辐射中可把它作为标准以衡量实际物体的吸收率和发射率。特性：际物体的吸收率和发射率。特性：(1) 在同温度条件下，黑体具有最大的辐射力在同温度条件下，黑体具有最大的辐射力 EbT）ET）(2) 黑体的辐射力是温度的单调递

11、增函数黑体的辐射力是温度的单调递增函数 EbfT）(3) 黑体辐射各向同性，即与方向无关黑体辐射各向同性，即与方向无关发射率实际表面的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值）发射率实际表面的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值）全辐射发射率全辐射发射率单色发射率单色发射率bEEbEE辐射力辐射力E: 表达了物体表面在某温度表达了物体表面在某温度T下发射辐射的本领，只要下发射辐射的本领，只要表面温度表面温度0K，就会有辐射能量。每单位表面积在单位时间内，就会有辐射能量。每单位表面积在单位时间内向半球空间所有方向所发射的全波长的能量。向半球空间所有方向所发射的全波长的能量。热辐射的基本定律热辐射的基本定律普朗克普朗克planck定律定律1)(512TcbecEKmT3max108976. 2斯蒂芬波尔兹曼定律斯蒂芬波尔兹曼定律4TEb21dEEbb)()(12)0()0()(1221TfTfFFFbbb兰贝特定律兰贝特定律 EEn cos W/m2基尔霍夫定律基尔霍夫定律 发射率吸收率发射率吸收率 角系数角系数X12性质性质1.完整性完整性 X11+X12+X131 2. 互换性互换性A1X12=A2X213.3.可加性可加性X12=X12a+X12b有效辐射，自身辐射反射辐射有效辐射，自身辐射反射辐射辐射热计算辐射热计算组成辐射换