传热学知识点

传热学主要学问点热量传递的三种根本方式。导热的特点。a必需有温差；b 物体直接接触；c依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。〕(Convection)的概念。〔气体或液体〕温度不同的各局部之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。4对流换热的特点。特点：导热与热对流同时存在的简洁热传递过程有直接接触〔流体与壁面〕和宏观运动；也必需有温差c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层牛顿冷却公式的根本表达式及其中各物理量的定义。qh(tw

t)

(w)qAAh(t w

w/m2hw/(m2k)q是热流密度〔导热速率〕，单位(W/m2)W热辐射的特点。任何物体，只要温度高于bcdef4次方。导热系数,外表传热系数和传热系数之间的区分。导热系数：表征材料导热力气的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。1内所传递的热量。影响h因素：流速、流体物性、壁面外形大小等传热系数：是表征传热过程猛烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。第一章 导热理论根底1傅立叶定律〔导热根本定律〕：qk

dT

qkTk(iTjTkT)x dx x y zT(x,y,z)为标量温度场qkTn n

q kAdTk(2 rL)dT

r dr dr垂直导过等温面的热流密度，正比于该处的温度梯度，方向与温度梯度相反。空隙中充有空气,空气导热系数小,因此保温性好;好。向低温区迁移而传递热量。因此，湿材料的导热系数比干材料和水都要大。所以，建筑物的围护构造，特别是冷、热设备的保温层，都应实行防潮措施。导热微分方程式的理论根底。傅里叶定律+热力学第确定律导热与导出净热量〔使用傅里叶定律〕+微元产生的热量=微元的内能变化量。

(kT)(kT)(kT)q c T假设导热率是常量

x x y y z z〔k是导热率

pt2T

2T

2T

1T

k/( c)x2 y2 z2 k

热集中系数 p假设是一维导热且无内热源

〔可以用来计算T，温度随时间的变化率〕td(kdT)0dx dx热集中率的概念热集中率〔用a〕反映了导热过程中材料的导热力气与沿途物质储热力气之间的关系值大，即λρc值小，说明物体的某一局部一旦获得热量，该热量能在整个物体中很快集中。热集中率表征物体被加热或冷却时，物体内各局部温度趋向于均匀全都的力气在同样加热条件下，物体的热集中率越大，态导热的重要物理量。完整数学描述：时间和空间变化的关系；它没有涉及具体、特定的导热过程。是通用表达式。对特定的导热过程，需要补充单值性条件，才能得到特定问题的唯一解。单值性条件包括四项：几何条件、物理条件、时间条件〔初始条件〕、边界条件。边界条件边界条件说明导热体边界上过程进展的特点反映过程与四周环境相互作用的条件〔１〕第一类边界条件：任一瞬间导热体边界上温度值；〔2〕其次类边界条件：物体边界上热流密度的分布及第三类边界条件：当物体壁面与流体相接触进展对流换热时，任一时〔kTxR 2P.80)热阻：〔径向系统的热阻R T s,1 ,2

| x0

T(0,t)]〕导热〕

t,cond q kATxT对流热阻

T 1 s t,conv q hATR sT

T 1sur

t,rad

q hArad rTTt,ct,c

Aq Bx总传热系数Uqx

UAT

R

T1tot

t q UAR ln(r/r) 2 1

2 Lk

R

1h(2 rL)量，可以实行哪些措施?第三类边界条件下通过平壁的一维稳态导热量关系式：T

T,21 L1 hA kA hA1 2为了增加传热量，可以实行哪些措施?增加平壁两边的温差〔T,1-T2〕，但受工艺条件限制减小热阻：(L增大h1、h2h1、h2并非任意的A也能增加传热量在一些换热设备中，在换热面上加装肋片是增大换热量的重要手段。在管道外掩盖保温层是不是在任何状况下都能削减热损失？为什么？不是,只有当管道外径大于临界热绝缘直径时,掩盖保温层才能减小热损失.接触热阻的概念。实际固体外表不是抱负平坦的，所以两固体外表直接接触的导热带来额外的热阻，即接触热阻。5．什么是外形因子?中，将有关涉及物体几何外形和尺寸的因素归纳在一起，称为外形因子。3〔瞬态导热--确定瞬态过程中固体内的温度分布随时间变化确实定方法。〕非稳态导热的分类。周期性非稳态导热和瞬态非稳态导热Bi准则数,FoBi 准则数〔Bi〕：LBi

h/

物体内部导热热阻

Bik1h

hL c0.1承受集总热容kcLc

V/AsaFo准则数：Fo 是非稳态导热过程的无量纲时间。在稳态导热过程中，Fo2并接近于四周介质温度。集总参数法的物理意义及应用条件。只与时间有关，与空间位置无关。应用条件：Bi0.1热时间常数的定义及物理意义。VhAVhAclnistTTi iTTT所需的时间。反向计算可以计算在某一个时间t到达的温度。V其中c hAs

是所谓的热时间常数 它是指环境温度转变时，热敏电阻器t转变了环境温度转变值的63%所用的时间。〔承受集总参数法分析时，物体中 过余温度cV/(hA)具有时间的量纲，称为时间常数。〕

随时间变化的关系式中的时间常数的数值越小表示测温元件越能快速地反映流体的温度变化。非稳态导热的正常状况阶段的物理意义。Fo0.2时，物体在给定的条件下冷却或加热，物体中任何给定地点过余温数值将随时间按线性规律变化。物体中过余温度的对数值随时间按线性规律变化的这个 x 阶段，称为瞬态温度变化的正常状况阶段。6．半无限大物体的概念。半无限大物体的概念如何应用在实际工程问题中？y-zx物体。度小于本身的厚度，这时可以认为该物体是个半无限大物体。第4章 导热问题数值解法根底数值解法的根本求解过程获得离散点上被求物理量的值；并称之为数值解。热平衡法的根本思想。立叶导热定律即可。第五章对流换热分析影响对流换热的主要物理因素.对流换热是流体的导热和对流两种根本传热方式共同作用的结果。其影响因素主要有以下五个方面：(1)(2)(3)(4)换热外表的几何因素;(5)流体的热物理性质。对流换热是如何分类的?流淌起因：自然对流和强制对流；流淌状态:层流和紊流；(4)换热外表的几何因素：内部流淌对流换热和外部流淌对流换热。对流换热问题的数学描写中包括那些方程?连续性方程、动量微分方程、能量微分方程、对流换热过程微分方程式。边界层概念的根本思想。流场可以划分为两个区：边界层区与主流区程描述〔N-S方程〕主流区：速度梯度为0，t=0；可视为无粘性抱负流体；流体的运动可用欧拉方程描述。流淌边界层的几个重要特性。(1)边界层厚度d与壁的定型尺寸L相比微小，d<<L(2)(3)紧靠壁面处仍有层流特征，存在层流底层；(4)程—欧拉方程描述。可以划分为两个区：热边界层区与等温流淌区数量级分析的方法。量级小的项，方程大大简化。相像理论答复了关于试验的哪三大问题？〔1〕 中应测哪些量〔是否准则中包含的全部物理量，其中物性由实验系统中的定性温度确定。〔2〕 数据如何整理〔整理成什么样函数关系〕试验结果整理成准则关联式。〔3〕实物试验很困难或太昂贵的状况，如何进展试验？试验结果可推广应用于哪些地方？试验结果可推广应用到相像的现〔模型〕与实际设备中的现〕相像，必需保证模型与原型现象单值性条件相像，而且同名的已定准则数值上相等。Nu,Re,Pr,GrNuhl，表征壁面法向无量纲过余温度梯度的大小，由此梯度反映对流换热的+强弱；Reul，表征流体流淌时惯性力与粘滞力的相对大小，Re的大小能反映流态；Pr

，物性准则，反映了流体的动量传递力气与热量传递力气的相对大小；agt l3Gr ，表征浮升力与粘滞力的相对大小，Gr2的影响。/*对流导论〔速度、热边、浓度〕，三个公式〔外表切应力公式、热流密度的N(kmol/s)=AhA(Cm s

CA,

) C为摩尔浓度〕，三个参数〔摩擦系数Cf

、对流传热系数h、hm

h1〕，两个平均参数〔对于任意外形外表 A

hdAs，h m A

hdxm 〕

sAssAs

Re uxx

VL

惯性力与粘性力之比，临街雷诺数为5*105---雷诺数的公式〕边界层相像 引入重要的无量纲相像参数，雷诺数ReL、普朗特数Pr、施密特数Sc。*/相像参数的重要性 在一组对流条件下的外表得到的结果应用与所处条件完全不同但是几何相像的外表〔特征长度L定义的〕。边界层类比p234边界层类比NuPr传热和传质比Prn

Sh

n13

依据的对流系数确定另一种对流系数。NuhLk

〔对流传热与热传导之比〕ShhLmDm

〔外表处无纲量浓度梯度〕fcPrp

AB

〔动量集中系数与DAB质量集中系数之比〕第六章 单相流体对流换热及·准则关联式对管内受迫对流换热，为何承受短管和弯管可以强化流体的换热？.短管:入口效应。入口处边界层较薄，对流换热强度较大；弯管：由于离心力作用，产生二次回流，对边界层形成确定扰动。对管内受迫对流换热，各因素对紊流外表传热系数影响的大小。hf(u0.8,0.6,c0.4,0.8,0.4,d0.2)p空气横掠管束时，沿流淌方向管排数越多，换热越强，为什么？用，有利于换热。无限空间自然对流换热的自模化现象及应用。自然对流紊流的外表传热系数与定型尺寸无关，该现象称自模化现象。利用这Gr·Pr值处于紊流范围。第七章 分散与沸腾换热膜状分散和珠状分散的概念 .〔可能大几倍，甚至〕虽然珠状分散换热远大于膜状分散，但惋惜的是，珠状分散很难只简洁介绍了膜状分散2．为什么冷凝器中的管子多承受水平布置？要增大卧式冷凝器的换热面积，承受什么方案最好？增长管长的方法最好。蒸汽在水平管束外分散时，沿液膜流淌方向管束排数越多，换热强度越低。为什么？蒸汽在水平管束外分散时，上排管子形成的分散液滴落到下排管子上，使液膜层增厚，阻碍了换热。沸腾的概念。工质内部形成大量气泡并由液态转换到气态的一种猛烈的汽化过程。过冷沸腾和饱和沸腾的概念。过冷沸腾：指液体主流尚未到达饱和温度，即处于过冷状态，而壁面上开头产生气泡，称之为过冷沸腾腾，称之为饱和沸腾。何特点?4律不同的阶段：自然对流、泡态沸腾、过渡态沸腾和膜态沸腾。气化核心的概念。试验说明，通常状况下，沸腾时汽泡只发生在加热面的某些点，而不是整个加穴和裂缝易残留气体，是最好的汽化核心什么是临界热流密度?什么是烧毁点?的两种状况都格外重要。第8章 热辐射根本定律1．热辐射定义和特点。定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量；特点：a 停地向四周空间发出热辐射；b可以在真空中传播；c伴随能量形式的转变；d具有猛烈的方向性；e辐射能与温度和波长均有关；f放射辐射取决于温度的4次方。什么是黑体,黑体：是指能吸取投入到其面上的全部热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。式上完全一样，只是减小了一个一样的比例。物体的放射率,吸取率,反射率,透射率是怎样定义的?放射率：一样温度下，实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比当热辐射投射到物体外表上时，一般会发生三种现象，即吸取、反射和透射。吸取率表示投射的总能量中被吸取的能量所占份额；反射率表示投射的总能量中被反射的能量所占份额；透射率表示投射的总能量中被透射的能量所占份额。漫外表的概念。的性质叫漫反射。既是漫辐射又是漫反射的外表统称漫外表。白颜色的物体就是白体，黑颜色的物体就是黑体，对吗？为什么？黑体、白体是对全波长射线而言。在一般温度条件下，由于可见光在全波长射色来推断。四个黑体辐射根本定律。普朗克定律，斯蒂芬—玻尔兹曼定律，兰贝特余弦定律，基尔霍夫定律。第九章 辐射换热计算角系数的定义及性质。角系数：有两个外表，编号为1和2，其间布满透亮介质，则外表1对外表2的角系数X1,212也可以定义外表2对外表1的角系数。角系数性质：相对性，完整性，分解性。重辐射面〔绝热外表〕的特点。〔绝热外表〕的净换热量为零。重辐射面〔绝热外表〕照旧吸取和放射种外表温度未定而净辐射换热量为零的外表被称为重辐射面〔绝热外表〕。有效辐射的概念。灰体外表的有效辐射是其外表的本身辐射和反射辐射之和。1外表辐射热阻： iA

i i1AXi i,j应用网络法的根本步骤A 画等效电路图；列出各节点的热流(电流)方程组；求解方程组，以获得各个节点的等效辐射；

i biE1E

Ji，计算每个外表的净辐射热流量。iAi i强化辐射换热和减弱辐射换热的主要途径强化辐射换热的主要途径有两种：(1)(2)增加角系数。减弱辐射换热的主要途径有三种：(1)(2)降低角系数；(3)加7．一般窗玻璃对红外线几乎是不透过的，但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到温存？(2)室内常温物体发出的红外线几乎不能透过窗户到室外。北方深秋季节的早晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上下外表的哪一面结霜？为什么？树叶上外表结霜。由于此时天空的温度已降得很低，树叶上外表和天空间辐射天空温度要高得多。太阳能吸取器外表材料应满足什么特性？并说明缘由身的辐射损失很小。章 传热和换热器分为三类：间壁式换热器、混合式换热器、回热式换热器。2．间壁式换热器的主要型式(1)套管式换热器：最简洁的一种间壁式换热器，流体有顺流和逆流两种，适用于传