传热学基本知识

传热学基本知识第一页，共十四页，编辑于2023年，星期六在日常生活和生产实践中，会遇到大量传热的现象。传热学是研究热量传递规律的一门技术学科，通过分析传热现象，解决工程中的增强和削弱传热问题，以实现能源的合理使用。凡是有温度差别的地方就一定有热量的传递，热量总是自动地由高温物体传向低温物体。热传递有三种基本方式：即导热，对流换热和热辐射。第二页，共十四页，编辑于2023年，星期六2.1稳定传热的基本概念2.1.1温度与热量1.温度：表示物体冷热程度的物理量绝对温标：T摄氏温标：tT=t+2732.热量：物体吸收或放出热能的多少单位：焦耳2.1.2传热的基本方式第三页，共十四页，编辑于2023年，星期六导热导热是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。在地球引力范围内，单纯的导热只能发生在密实的固体中。在导热过程中，导热的热流量与壁两侧的温差成正比，与壁的厚度成反比，并与材料的导热性能有关。对流对流是依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处。与导热一样，其也是传热的一种基本方式。但工程实际中所遇到的传热问题，例如在传热的三个阶段中的第一个阶段和第三个阶段，往往是流体与固体壁面接触时的换热，在这种情况下，换热过程就不单有流体的对流作用，同时伴随着导热，我们把导热和对流共同存在的过程，称为对流换热过程。第四页，共十四页，编辑于2023年，星期六热辐射通过以上对导热和对流换热过程的介绍，我们知道，无论导热和对流，都必须通过冷热物体的直接接触来传递热量，但热辐射则不同。热辐射是依靠物体表面发射可见和不可见的射线来传递热量。物体表面每平方米每秒对外辐射的热量称为辐射力E，其大小与物体表面性质和温度有关。第五页，共十四页，编辑于2023年，星期六2.2稳定导热2.2.1单层平壁稳定导热热阻：R指热流通过平壁时遇到的阻力2.2.2多层平壁稳定导热第六页，共十四页，编辑于2023年，星期六材料名称热导率λ[W/（m.K）]材料名称热导率λ[W/（m.K）]铜铝钢不锈钢木材红砖383204约47290.120.23～0.58矿渣棉玻璃棉珠光砂碳酸镁水空气0.04～0.0460.0370.0350.026～0.038约0.580.023

常用材料的热导率表第七页，共十四页，编辑于2023年，星期六2.3对流换热2.3.1特征自然对流受迫对流2.3.2对流换热的计算热阻形式：第八页，共十四页，编辑于2023年，星期六2.4辐射换热2.5稳定传热过程及传热的增强与削弱2.5.1稳定传热第九页，共十四页，编辑于2023年，星期六假设两侧的流体温度为tf1、tf2，壁两侧的对流换热系数分别为α1、α2，壁两侧的温度分别为tw1、tw2，壁的导热系数为λ，壁厚为δ，壁面积为F，传热处于稳定状态，因为壁的长度和宽度远远大于壁厚，可以认为热流方向和壁面垂直，则沿着传热过程列出三个阶段的热流量的计算式为q＝α1(tf1

－tw1)q＝λ/δ(tw1－tw2)q＝α2

(tw2－tf2)K：传热系数第十页，共十四页，编辑于2023年，星期六混凝土板厚为δ＝100mm，导热系数λ＝1.54W/(m·℃)，两侧空气温度分别为t1＝5℃和t2＝30℃，换热系数α1＝25W/(m2·

℃)，α2＝8W/(m2·℃)，求单位面积上传热过程的各项热阻、传热热阻、传热系数及热流通量。【解】单位面积各项热阻R1

＝0.04(m2·℃/W)R2

＝0.065(m2·℃/W)R3

＝0.125(m2·℃/W)传热热阻为R＝R1

＋R2

＋R3

＝0.04＋0.065＋0.125＝0.23(m2·℃/W)传热系数为K＝＝＝4.35[W/(m2·℃)]热流通量为q＝K·Δt＝4.35×(30－5)＝109(W/m2)第十一页，共十四页，编辑于2023年，星期六求房屋外墙的散热量q以及它的内外表温度tw1和tw2。已知外墙厚度δ=360㎜，室外温度tf1=-10℃，室内温度tf2=18℃，墙的导热系数λ=0.61W/m·℃，内表面换热系数α1=8.7W/㎡·℃，外表面换热系数α2=24.5

W/㎡·℃第十二页，共十四页，编辑于2023年，星期六夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒适，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿毛衣，试从传热的观点分析其原因。冬季挂上窗帘布后觉得很暖和，原因何在？第十三页，共十四页，编辑于2023年，星期六2.5.2传热的增强和削弱增强传热的途径：1.扩展传热面2.改变流动状况3.使