传热学第一章

1、传热学第一章 1第1页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日教材传热学杨世铭、陶文铨编著，第三版2022/8/312第2页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日传热学戴锅生，第二版Heat Transfer(2nd Edition), by Anthony F. Mills Fundamentals of Heat and Mass Transfer F. P. Incropera, D.P. DeWitt对流换热V. S. 阿巴兹凝结和沸腾施明恒等编著数值传热学陶文铨编著辐射换热余其铮编著参考书2022/8/313第3页，共26页，2022年，5月20日，

2、17点10分，星期日第一章 绪论 1 传热学的研究内容 (1) 定义 2 传热学与热力学的区别 (2) 属性： 3 传热学应用实例 (3) 特点 4 传热过程的分类 (4) 基本定律 5 热传导 (5) 关键系数 6 热对流 7 热辐射 8 传热过程和传热系数2022/8/314第4页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日第一章 绪 论1-0 概 述 1. 传热学的研究对象 (2) 热量传递过程的推动力？(1)定义？热力学第二定律有温差就会有传热2022/8/315第5页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日2. 传热学与热力学的区别热力学 系统从一个平衡态

3、到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。传热学 关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。热力学：传热学：水，M220oC铁块, M1300oC2022/8/316第6页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日3. 传热学应用实例 自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍 b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。 为什么？c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释 其道理？(1) 日常生活中的例子：a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度 那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？2022/8/317第7页，

4、共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日20世纪70年代20世纪90年代10w/cm2100w/cm2集成电路芯片航空航天（1）高温叶片气膜冷却；（2）火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；（3）卫星与空间站热控制；（4）空间飞行器重返大气层冷却；（5）超高音速飞行器冷却；（6）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3 传热学应用实例(续)2022/8/318第8页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日3 传热学应用实例(续)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；弹药贮存制 冷：跨临界二氧化

5、碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵新 能 源：太阳能； 燃料电池2022/8/319第9页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日t0 xQ800 C20 C4 传热过程的分类稳态非稳态t0 x突然加热到800C20 C2022/8/3110第10页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日1-1 热量传递的三种基本方式导热对流辐射定义属性特点2022/8/3111第11页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日(1) 导热的基本定律： 1822年，法国数学家Fourier: 1 导热（热传导）t0 x dxdtQ2022/8/3112第12页，共2

6、6页，2022年，5月20日，17点10分，星期日(2) 导热系数 表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度有关。1 导热（热传导）(续)(3) 一维稳态导热及其导热热阻 如图右图所示，稳态 q = const，于是积分Fourier定律有Qt0 x dxdtQ以上结果在2-3 节中会进一步说明。2022/8/3113第13页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日Q图1-3 导热热阻的图示1 导热（热传导）(续)(4) 一维稳态导热及其导热热阻， t0 x dxdtQ导热热阻单位导热热阻w/m2w2022/8/3114第14页，共26页，2022年，5月20日

7、，17点10分，星期日1-1 热量传递的三种基本方式导热对流辐射定义属性特点2022/8/3115第15页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日(1) 对流换热的基本计算公式牛顿冷却公式h 表面传热系数 热流量W，单位时间传递的热量q 热流密度A 与流体接触的壁面面积 固体壁表面温度 流体温度2022/8/3116第16页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日 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影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等(2) 对流换热系数(表面传热系数)图16(3) 对流换热热阻 2022/8/3117第1

8、7页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日1-1 热量传递的三种基本方式导热对流辐射定义属性特点2022/8/3118第18页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日2022/8/3119第19页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日(1) 热辐射的研究方法：3 热辐射（续） 黑体修正（黑度）实际物体黑体的定义黑体的辐射控制方程Stefan-Boltzmann 定律 2022/8/3120第20页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日(5) 辐射换热的特点a 不需要中间介质；b 在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力

9、学能 电磁波能 物体热力学能c 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量；总的结果是热由高温传到低温(4) 辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量交换，它与单纯的热辐射不同，就像对流和对流换热类似。 3 热辐射（续）(6) 两黑体表面间的辐射换热(参见图19)：2022/8/3121第21页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日3 热辐射（续）图19 两黑体表面间的辐射换热公式（19）不用看，因为用我们现在所学的知识还不能推导出来。2022/8/3122第22页，共26页，2022年，5月20日，17

10、点10分，星期日In-Class Problems一维、稳态、无内热源的传热系统示意图如下，垂直黑板方向的尺寸为b(m).di表示高度，忽略接触热阻。（1）画出等效热阻图（2）推导总热阻（等效热阻）、总传热系数以及总换热量公式（3）给出左侧外壁面温度的计算公式tf1, h1tf2, h21,d14,d42,d23,d3L1L2L32022/8/3123第23页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日Quick Review：(1) 导热 Fourier 定律：(2) 对流换热 Newton 冷却公式：(3) 热辐射 Stenfan-Boltzmann 定律： 2 三种传热方式及各自的特点和公式：当别人寄贺卡或小礼物给你的时候，要及时回复感谢信。1 传热学的定义和意义2022/8/3124第24页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期日3 传热过程的定义、传热过程分析、热阻的概念和分析方法？热阻和热阻分析法传热过程换热量2022/8/3125第25页，共26页，2022年，5月20日，17点10分，星期