热量传递的基本方式学习教案

1、会计学1热量热量(rling)传递的基本方式传递的基本方式第一页，共32页。1.1.理论分析：数学分析理论分析：数学分析(sh xu fn x) (sh xu fn x) 求解偏微分方程求解偏微分方程 解析解（解析解（精确解）精确解） 是传热学理论分析的主要任务。是传热学理论分析的主要任务。2.2.实验研究：通过实验测定实验研究：通过实验测定 是传热学的基本研究方法。是传热学的基本研究方法。3.3.数值模拟：通过计算机求解数值模拟：通过计算机求解 是数值传热学的研究内容，本课程不作介绍。是数值传热学的研究内容，本课程不作介绍。第1页/共32页第二页，共32页。工具工具(gngj)(gngj)：

2、 高高等数学等数学确定物体中的温度分布确定物体中的温度分布是传热学研究的一个基本问题是传热学研究的一个基本问题传热学是研究热量传递规律的科学传热学是研究热量传递规律的科学第2页/共32页第三页，共32页。l导热导热(dor)（热传导）（热传导）l (thermal conduction)l热对流热对流 (thermal convection)l热辐射热辐射 (thermal radiation)。第3页/共32页第四页，共32页。第4页/共32页第五页，共32页。n必须有温差必须有温差n物体物体(wt)(wt)直接接触直接接触n依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量依靠分子、原子及

3、自由电子等微观粒子热运动而传递热量n不发生宏观的相对位移不发生宏观的相对位移导热导热(dor)的特点：的特点：9.1 9.1 导热导热(dor)(dor)第5页/共32页第六页，共32页。 0 xt tw2 tw1 特点特点(tdin)(tdin)： 热流量：热流量：w1w2ttA物性参数物性参数气体液体非金属固体金属第6页/共32页第七页，共32页。w1w2ttqA热流热流(rli)(rli)密度密度 q qw1w2ttAw1w2ttAw1w2ttRRA热阻网络热阻网络tw1tw2欧姆定律欧姆定律傅里叶定律傅里叶定律第7页/共32页第八页，共32页。热对流热对流:流体中（气体或液体）温度不同

4、的各部分之流体中（气体或液体）温度不同的各部分之 间，由于发生相对的宏观运动而把热量间，由于发生相对的宏观运动而把热量(rling)由一由一 处传递到另一处的现象。处传递到另一处的现象。对流对流(duli)换热换热:流体流过物体表面时，流流体流过物体表面时，流体体与固体壁间的换热。与固体壁间的换热。第8页/共32页第九页，共32页。对流对流(duli)换热特点：换热特点：第9页/共32页第十页，共32页。thA 计算公式：计算公式：牛顿牛顿(ni dn)(ni dn)冷冷却公式：却公式： thq :h 比例系数，称表面传热系数或对流换热系数比例系数，称表面传热系数或对流换热系数 单位：单位：

5、KmW2/:h不是物性参数不是物性参数第10页/共32页第十一页，共32页。对流对流(duli)换热的基本计算公式：换热的基本计算公式：牛顿牛顿(ni dn)冷却公式冷却公式W f)(tthAw2fW/m )(tthqwh h 表面表面(biomin)(biomin)传传热系数，热系数，KmW2对流换热系数对流换热系数A A 与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积wt固体壁表面温度固体壁表面温度 ft流体温度流体温度 2m第11页/共32页第十二页，共32页。表 面 传 热 系 数表 面 传 热 系 数 h h 的 影 响的 影 响(yngxing)(yngxing)因素因素 （1）流体(l

6、it)的物性（热导率、粘度、密度、比热容等）；第12页/共32页第十三页，共32页。 一些对流(duli)换热的h数值范围 h W /( m2K) 110 2001000 10100 10015000 250035000 500025000这就是为什么这就是为什么JackJack冻死冻死了，而了，而RoseRose没有！没有！第13页/共32页第十四页，共32页。wf1ttAh1hRAhtw tfhR对流对流(duli)换换热热阻热热阻 = Ah(tw tf) wfhttR称为称为(chn wi)对流换热热阻，单位为对流换热热阻，单位为 W/K。对流对流(duli)换热热阻网络：换热热阻网络：

7、第14页/共32页第十五页，共32页。辐射辐射(fsh)：物体通过电磁波来传递能量的方式物体通过电磁波来传递能量的方式(fngsh)(fngsh)称为辐射。称为辐射。热辐射：热辐射：物体会因为各种物体会因为各种( zhn)原因发出辐射能。原因发出辐射能。其中因热的原因而发出辐射能的现象为热辐射。其中因热的原因而发出辐射能的现象为热辐射。理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在0.1 m至至100 m之间之间, ,包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波

8、段包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波段 。第15页/共32页第十六页，共32页。电磁波谱电磁波谱第16页/共32页第十七页，共32页。高温物体高温物体低温物体低温物体第17页/共32页第十八页，共32页。辐射辐射(fsh)(fsh)换热：换热：物体间靠热辐射进行的热量传递物体间靠热辐射进行的热量传递热能热能 辐射能辐射能 热能热能发射发射吸收吸收发射辐射能是物质的固有属性发射辐射能是物质的固有属性第18页/共32页第十九页，共32页。辐射换热的主要影响辐射换热的主要影响(yngxing)(yngxing)因素因素（1 1）物体本身的温度、表面辐射）物体本身的温度、表面辐射(fsh)(fs

9、h)特性；特性； （2 2）物体）物体(wt)(wt)的大小、几何形状及相对位置。的大小、几何形状及相对位置。 4TA428/1067. 5KmW斯忒藩斯忒藩- -玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律T黑体的热力学温度黑体的热力学温度斯忒藩斯忒藩- -玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数 第19页/共32页第二十页，共32页。小小 结结（1 1）导热、热对流和热辐射三种热量传递）导热、热对流和热辐射三种热量传递(chund)(chund)基本方式往往不是单独出现的；基本方式往往不是单独出现的； （2 2）分析传热问题时首先应该弄清楚有那些传热方式在起作用，然后再按照每一种传热方式的规律）分析传热问题时首先应该弄清楚有

10、那些传热方式在起作用，然后再按照每一种传热方式的规律(gul)(gul)进行计算。进行计算。 （3 3）如果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常）如果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常(fichng)(fichng)小，往往可以忽略。小，往往可以忽略。 第20页/共32页第二十一页，共32页。第21页/共32页第二十二页，共32页。指热量指热量(rling)(rling)从固体壁面一侧的流体从固体壁面一侧的流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。 传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成第22页/共32页第

11、二十三页，共32页。传热过程由三个相互串联传热过程由三个相互串联(chunlin)(chunlin)的热量传递环节组成的热量传递环节组成: :第23页/共32页第二十四页，共32页。通 过 平 壁 的 稳 态 传 热通 过 平 壁 的 稳 态 传 热(chun r)(chun r)过程过程 假设假设(jish)(jish)： tf1、tf2、h1、h2不随时间变化(binhu)；为常数。 （2 2）平壁的导热）平壁的导热 w1w2ttAw1w2ttAw1w2ttR tw2 tw1 0 xt h1 tf1 h2 tf2 )(111wfttAh1111)(Ahttwf111)(hwfRtt第24页

12、/共32页第二十五页，共32页。（3 3）右侧）右侧(yu c)(yu c)的对流换热的对流换热 2w2f 2Ah ttw2f 221ttAhw2f 22httRf1f 21211ttAhAAhf1f 2kttRf1f 212hhttRRR12khhRRRRtw1 R1hR2hRtw2 tf1 tf2 传热热阻网络：传热热阻网络：通过平壁的稳态传热过程通过平壁的稳态传热过程第25页/共32页第二十六页，共32页。关于关于(guny)传热传热系数系数 将传热将传热(chun r)热流量的计算公式热流量的计算公式写成写成 f1f 2Ak ttAk t12111khh通过单位面积平壁的热流密度为通过

13、单位面积平壁的热流密度为 f1f 2qk ttf1f 21211tthhf1f 21211ttAhAAh冬天，屋顶积雪冬天，屋顶积雪有助于房屋保温有助于房屋保温 第26页/共32页第二十七页，共32页。第 九 章第 九 章 小 结小 结(xioji) （1）掌握导热、热对流、热辐射三种）掌握导热、热对流、热辐射三种(sn zhn)热热量传递基本方式的机理及特点；量传递基本方式的机理及特点；（2）掌握热流量、热流密度、导热系数）掌握热流量、热流密度、导热系数(xsh)、对流、对流换热、表面传热系数换热、表面传热系数(xsh)、传热系数、传热系数(xsh)、热阻等、热阻等基本概念；基本概念；（3）

14、灵活运用平壁的一维稳态导热公式、对流换热）灵活运用平壁的一维稳态导热公式、对流换热的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传热过程计算公式的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传热过程计算公式进行相关的计算、分析。进行相关的计算、分析。作业：作业：P142 9-1、9-2、9-4第27页/共32页第二十八页，共32页。 tw2 tw1 0 t h1 tf1 h2 tf2 xxt（1） （2） （3）tf1 tf2 第28页/共32页第二十九页，共32页。t（1） （2） （3）tf1 tf2 )(111wfttAh)(11wfttf1f 2Ak ttAk t室内室内(sh ni)：tw1 tw2 其中其中(qzhng)：h1、A、tf1不变不变如果如果(rgu)： 12111khhw1w2ttA三种情况，三种情况，h2不断增大，不断增大，k 直线越来越陡直线越