传热学1理论复习

1、第一章传热学研究中的连续介质假定：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 的连续函数。传热学与工程热力学的关系：最根本区别：工程热力学研究的是出于平衡态的系统，其中不存 在温度差或压力差；传热学研究的是有温差存在时的热能传递规 律。热能传递的三种基本方式：热传导：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原 子、自由电子的热运动而产生的热能传递，简称导热(heat conduction)。热对流(heat convection):由于流体的宏观运动而引起 的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混而产 生的热量传递过程。热对流必然伴有热传导现象。对流传热(conve

2、ctive heat transfer):流体流过一个物 体表面时，流体与物体表面间的热量传递过程。热辐射(radiative heat transfer):因热的原因而发出的辐 射能的现象。传热过程(overall heat transfer process):热量由壁面一侧的 流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程。各类物体的导热机理：气体：气体分子不规则热运动导电固体：自由电子运动非导电固体：晶格结构的振动第二章稳态温度场/定常温度场(steady temperature field):物体中 各点的温度不随时间而改变；非定常温度场/瞬时温度场(unsteady or transient

3、temperature field):温度分布随时间改变。导热系数(thermal conductivity):数值上等于在单位温度梯度 作用下，物体内热流密度矢量的模。取决于物质的种类和温度。习惯上把导热系数小(0.12)的材料称为保温材料。导热微分方程：通用方程、常物性、稳态、无内热源等条件下的 简化方程。三类定解条件：规定了边界上的温度值；规定了边界上的热流密度值；规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数，及周围流 体的温度。热扩散率的物理意义：材料传播温度变化能力大小的指标，也称 导温系数。傅里叶定律及导热微分方程在以下条件下不适用：导热物体的温度接近绝对零度;过程作用时间极短，接近

4、材料本身固有的时间尺度；过程发生的空间尺度极小，接近微观粒子的平均自由程。导热过程的转移量二温差/热阻面积热阻：单位面积的导热热阻。肋片：依附于基础表面上的扩展表面，采用肋片是有效地增加换 热面积的方法。温度计套管测温误差减小的方法：选择导热系数更小的材料做温度计套管；尽量增加套管高度，减小壁厚；强化套管与流体间的换热；在储气筒外包以保温材料。肋效率=实际散热量/假设整个肋片表面处于肋基温度下的散热量区别于肋面总效率。增加肋片是否有利于强化换热取决于肋片的导热热阻与表面对流传 热热阻之比，即Bi。接触热阻：两个名义上互相接触的固体表面，实际上接触仅发生 在一些离散的面积元上。在未接触的界面之间

5、的间隙中常常充满了空 气，热量将以导热的方式穿过这种气层。这与两固体完全接触相比， 增加了附加的传递阻力，称为接触热阻。减少接触热阻的方法：在圆管上缠绕金属带以生成环肋；在管束间套 以金属薄片形成管片式换热器时，采用胀管或浸镀锡液的操作。第三章非稳态导热：物体的温度随时间而变化的导热过程。特征数/准则数：表征某一类物理现象或物理过程特征的无量纲数。 出现在特征数定义式中的几何长度称为特征长度。集中参数法：当固体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻时， 任何时刻固体内部的温度都趋于一致，可以认为固体在同一瞬时均处 于同一温度下。这种忽略固体内部导热热阻的简化分析方法称为集中 参数法。条件：导热系

6、数相当大；or几何尺寸很小；or表面传热系数很低。时间常数：物体的过余温度降低到初始过余温度的36.8%.Fo的物理意义：非稳态过程进行深度的无量纲时间。正规状况阶段：对于非周期性的非稳态导热过程，从过程的开始 到温度分布趋于稳态分布的时间间隔中，初始条件影响基本消失的阶 段占了极大部分比例，称为正规状况阶段或充分发展阶段。第四章热平衡法建立离散节点的代数方程。第五章对流传热的影响因素：1）流体流动的起因：强制对流or自然对流2）流体有无相变3）流体的流动状态：层流or湍流4）换热表面的几何因素5）流体的热物性：密度，动力粘度、导热系数、比定压热容等对流传热量二贴壁流体层的导热量流动边界层：在

7、固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层热边界层：在固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。比拟理论：利用两个不同物理现象之间在控制方程方面的类似性， 通过测定其中一种现象的规律而获得另一种现象基本关系的方法。第六早28：物理现象的相似：对于两个同类的物理现象，如果在相应的时刻 及相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象 相似。注意：1）只有同类现象才有相似问题2）与现象有关的物理量要一一对应成比例；3）对非稳态问题，要求在相应的时刻各物理量的空间分布相 似。相似原理的基本内容：1）重要特性一一同名相似特征数相等。2）口定理一一一个表示n个物理量之间关系的量纲一致的方程式， 一

8、定可以转化成包含n-r个独立的无量纲物理量群间的关系式， r是n个物理量中所涉及到的基本量纲的数目。3）两个同类物理现象相似的充要条件同名的已定特征数相等；单值性条件相似（初始条件、边界条 件、几何条件、物理条件均相似）入口段：当流动边界层及热边界层汇合于管子中心线后称流动或 换热已经充分发展，此后的换热强度将保持不变。从进口到充分发展 段之间的区域称为入口段。流体横掠单管流动的特点一一边界层的分离绕流脱体现象：当流体流过圆管所在位置时，由于流动截面的缩小， 流速增加，压力递降，而在后半部由于流动截面的增加，压力又回升。 在边界层内流体靠本身的动量克服压力增长而向前流动，速度分布趋 于平缓。近

9、壁的流体层由于动量有限，最终会出现速度梯度将为0, 随后产生与原流动方向相反的回流，发生绕流脱体。脱体起点位置取决于流动雷诺数。自然对流：不依靠外力推动，由流体自身温度场的不均匀性引发 的流动。不均匀温度场造成了不均匀密度场，由此产生的浮升力称为 运动的动力。自模化：无论均匀热流还是均匀壁温，自然对流湍流时的传热规 律都表明表面传热系数与特征长度无关。膜状凝结的影响因素：1）不凝结气体：在靠近液膜表面的蒸汽侧，随着蒸汽的凝结，蒸汽分压力减小， 不凝结气体分压力增大，蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩 散的方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，因此不凝结气体层增 加了传递过程的阻力。同时蒸汽分压力的下降，也使相应的饱和稳定 降低，减小了凝结的动力，也使凝结过程削弱。2）管子排数3）管内冷凝4）蒸汽流速（同向强化，反向削弱）5）蒸汽过热度6）液膜过冷度及温度分布的非线性强化方法：减薄液膜厚度、及时排液大容器饱和沸腾的四个区域：