传热学第1章32学时课件

传热学

HeatTransfer第一章绪论传热学研究的对象(Object)？为什么要学习传热学(Why)？如何学好传热学(How)？传热学的研究方法(Researchmethods)？传热学的历史、发展方向(HistoryandTrends)？本课程的要求(Requirements)？传热学传热学的基本内容(Contents)？1.1传热学研究的对象(Object)？传热学——研究由温差引起热量转移规律的科学。自然界温差无处不在、无处不有。1.1传热学研究的对象(Object)？传热学和热力学的关系1、相同点热量传递始终是从高温物体向低温物体传递；在热量传递过程中若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。1.1传热学研究的对象(Object)？传热学和热力学的关系2、不同点

热力学：不考虑热量传递过程的时间。

传热学：时间是重要参数。A）研究对象的不同热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律。传热学：热量传递过程的规律。b）时间C）热力学：研究平衡态

传热学：研究过程和非平衡态传热学研究的对象(Object)？为什么要学习传热学(Why)？如何学好传热学(How)？传热学的研究方法(Researchmethods)？传热学的历史、发展方向(HistoryandTrends)？本课程的要求(Requirements)？传热学传热学的基本内容(Contents)？1.2为什么要学习传热学(Why)？研究传热的应用食品造纸纺织空气调节传热学(HeatTransfer)医疗航空航天建筑化工机械能源电子交通1.2为什么要学习传热学(Why)？研究传热的应用1.2为什么要学习传热学(Why)？工程传热问题可分为两种类型b确定温度场a计算传热量传热学研究的对象(Object)？为什么要学习传热学(Why)？如何学好传热学(How)？传热学的研究方法(Researchmethods)？传热学的历史、发展方向(HistoryandTrends)？本课程的要求(Requirements)？传热学传热学的基本内容(Contents)？1.3如何学好传热学(How)？传热学课程的特点：理论严谨、工程性很强。专业基础课。是联系基础课与专业课的纽带。三大守恒定律是贯穿全书的主线。传热学研究的对象(Object)？为什么要学习传热学(Why)？如何学好传热学(How)？传热学的研究方法(Researchmethods)？传热学的历史、发展方向(HistoryandTrends)？本课程的要求(Requirements)？传热学传热学的基本内容(Contents)？1.4本课程的要求(Requirements)？象计算机基础、力学基础、电工基础等一样，热力学、传热学等热工基础是现代工程技术人才必备的基础，是21世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成部分。

传热学在人才培养中的地位与作用1.4本课程的要求(Requirements)？通过a对传热机理的学习b传热关系式的推导c传热速率的计算达到a掌握热量传递规律的基本知识b具备分析工程传热问题的基本能力c掌握计算工程传热问题的基本方法要求1.4本课程的要求(Requirements)？参考书1、曹玉璋编，传热学，北京航空航天大学出版社。2、杨世铭、陶文铨编著，传热学，第三版，高等教育出版社。3、JohnH.LienhardIV/JohnH.LienhardV,

AHeatTransferTextbook,3rdEdition

1.4本课程的要求(Requirements)？网站:202.112.134.131.4本课程的要求(Requirements)？考核:

√平时15%,包括作业及课堂随机抽查！

√期末85%

√随机点名抽查，累计3次不到课者取消考试资格1.4传热学的研究方法

(Researchmethods)？理论分析实验研究数值计算1.4传热学的研究方法

(Researchmethods)？理论分析传热学研究的对象(Object)？为什么要学习传热学(Why)？如何学好传热学(How)？传热学的研究方法(Researchmethods)？传热学的历史、发展方向(HistoryandTrends)？本课程的要求(Requirements)？传热学传热学的基本内容(Contents)？1.5传热学的基本内容(Contents)热量传递的三种基本形式~3Therearethree

basicwaysthatheatmaybetransferredbetweensubstancesatdifferenttemperatures：

★Conduction

★Convection

★Radiation.1.5传热学的基本内容(Contents)(1)导热(HeatConduction)定义：热量从物体中温度较高的部分传到温度较低的部分或者从温度较高的物体传到与其接触的温度较低的物体。Conductionisthetransferofheatfromahightemperatureregiontoalowtemperatureregionwithinabodyorfromahightemperaturebodytoalowtemperaturebodyinphysicalcontact.1.5传热学的基本内容(Contents)(1)导热(HeatConduction)定义：热量从物体中温度较高的部分传到温度较低的部分或者从温度较高的物体传到与其接触的温度较低的物体。高温物体低温物体高温区低温区1.5传热学的基本内容(Contents)特点：物体各部分间无宏观相对位移;热量在传递过程中无能量形式的变化。(1)导热(HeatConduction)1.5传热学的基本内容(Contents)计算公式：(1)导热(HeatConduction)Ft1t2dAl为导热系数，W/(m.oC)

W/(m.K)1.5传热学的基本内容(Contents)(2)热对流(Convection)定义：在流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递。Convectionistheflowofheatfromahotregiontoacoolregion

throughabulk,macroscopicmovementoffluid.1.5传热学的基本内容(Contents)(2)热对流(Convection)特点：流体各部分间发生宏观相对位移；热量在传递过程中无能量形式的变化；只能发生在流体中；必然拌有导热现象。1.5传热学的基本内容(Contents)对流换热：(2)热对流(Convection)流体流过固体壁面时的热量交换。Heattransfersbetweenasolidandafluidwhenthereisatemperaturedifferencebetweenthefluidandthesolid.对流换热与热对流不同，对流换热既有热对流，也有导热；不是基本传热方式1.5传热学的基本内容(Contents)(2)热对流(Convection)对流换热：对流换热的分类：自然对流相变换热

强迫对流流体流过固体壁面时的热量交换。Heattransfersbetweenasolidandafluidwhenthereisatemperaturedifferencebetweenthefluidandthesolid.1.5传热学的基本内容(Contents)(2)热对流(Convection)对流换热的计算公式：twtfA1.5传热学的基本内容(Contents)(3)热辐射(TermalRadiation)辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程Radiationisaprocessthattheenergymaybetransferredbyelectromagneticwave.1.5传热学的基本内容(Contents)(3)热辐射(TermalRadiation)热辐射：由于热的原因而产生的辐射，物体将内能转变为电磁波，或者物体吸收电磁波而变为内能。T>0K1.5传热学的基本内容(Contents)(3)热辐射(TermalRadiation)特点：能量可在真空中传播;热量在传递过程中发生形式上的变化。计算公式：1.5传热学的基本内容(Contents)1.5传热学的基本内容(Contents)t1,h1高温流体对流换热t2,h2低温流体对流换热导热1.5传热学的基本内容(Contents)(4)传热过程(HeatTransferProcess)计算公式：k

传热系数[W/(m2

K)]，

描述了传热过程热量传递能力的大小1.5传热学的基本内容(Contents)(5)热流与热阻HeatflowrateandThermalResistance热流F－单位时间所传递的热量（W）。热流密度q－单位时间、单位面积所传递的热量（W/m2）。HeatflowrateF---Theheattransferredperunittime.Heatfluxq---Theheattransferredperunitareaandperunittime1.5传热学的基本内容(Contents)在特定的条件下可以串联也可以并联总面积热阻：单位面积热阻：(5)热流与热阻HeatflowrateandThermalResistance1.5传热学的基本内容(Contents)(5)热流与热阻HeatflowrateandThermalResistance传热学的发展历史

传热学是在18世纪30年代英国工业革命促进生产力发展的大背景下成长起来的，作为学科则形成于19世纪。1.6传热学的历史、发展方向

(HistoryandTrends)？1.6传热学的历史、发展方向

(HistoryandTrends)？传热学的发展历史对导热做出突出贡献的科学家主要有傅立叶(J.B.J.Fourier)、毕渥(J.B.Biot)。1804年毕渥根据实验提出了导热比例系数的概念，傅立叶在实验研究的同时，十分重视数学工具的运用，1807年他提出求解偏微分方程的分离变量法和可以将解表示成一系列任意函数的概念，1822年他发表了著名论著“热的解析理论”，描述导热的定律就是以他的名字命名的，奠定了导热的理论基础。傅立叶被公认为导热理论的奠基人.

JeanBaptisteBiotJ.B.J.Fourier导热传热学的发展历史1823年M.Navier提出了不可压流体流动方程。1845年G.G.Stokes进行了改进，完成了建立流体流动基本方程的任务。1880年O.Reynolds将流动分为层流和湍流。1909年和1915年W.Nusselt获得了对流换热中有关无量纲准则数之间的原则关系。1904年L.Prandtl提出了边界层的概念。对流换热ClaudeLouisMarieHenriNavier

GeorgeGabrielStokes

OsborneReynolds1842-1912Englishengineer

WilhelmNuesslt1882-1957GermanengineerLudwigPrandtl1875-1953German,physicist1.6传热学的历史、发展方向

(HistoryandTrends)？传热学的发展历史1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。19世纪末J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐射力正比绝对温度的四次方规律。后来L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。1896年Wien位移定律。19世纪末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。辐射换热1.6传热学的历史、发展方向

(HistoryandTrends)？1900年M.Planck定律。JOSEFSTEFAN1835-1893

Austrianphysicist

LudwigBoltzmann

1844-1906

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