传热的基本概念

第

一

章绪论

用来描述热现象的最基本的概念是温度和热，在科学史上经过了非常长的时间才把这两种概念区别开来，但是一经辨别清楚，就使科学得到了飞速的发展。第一章1.1节（14）1

引自:A.爱因斯坦

L.英费尔德

合著《物理学的进化》

TheEvolutionofPhysics,CambridgeUniversityPress,1938

这场灾难与传热有关吗？第一章1.1节（14）29.11.2001

inNewYork.WhydidnttheskyscrapersbreakdownjustatthemomenttheBoeing-747simpactintothebuildings,insteadof40~50minuteslater?

这是因传热导致的灾难吗？第一章1.1节（14）3Spaceshuttle

«columbia»

disaggregationinaironFab.1st.2003

传热学

研究什么?

传热学是研究在自然界和人类的各种生产和科学研究活动中广泛存在的热量传递现象的基本规律及其应用的一门科学。第一章1.1节（14）4

§

1.1传热的基本概念什么叫传热

？

1.1.1

传热温度差是发生热量传递过程的根本动力。无论在一个物体内部或者一些物体之间，只要存在温度差，热量就将以某一种，或同时以几种方式

自发地从高温处传向低温处。第一章1.1节（14）5工程中的传热问题主要分两类:1.求局部、瞬时或者平均的传热速率。

涉及对热量传递速率的计算和控制。

2.求研究对象（固体或流体）内部或表面上的温度分布。

涉及对热力发动机、机械热加工过程时的热应力、热变形的控制，以及对电子元器件工作温度的控制等。第一章1.1节（14）61.1.2

热量传递的三种基本方式

(a)热传导

(b)热对流

(c)热辐射图1.1三种基本的传热方式

第一章1.1节（14）7在传热学研究中，遵循连续介质假设。即认为：所研究的物体（固体和流体）的相关所有物理量即温度、速度、压力以及密度等项参数都是空间的连续函数。在处理稀薄气体中的热量传递问题或者微小尺度空间传热问题时，有可能会突破连续介质的假定。第一章1.1节（14）8导热是一种与原子、分子及自由电子等微观粒子的无序随机运动相联系的物理过程。

所有物质，不论固体、液体还是气体，均具有一定的传导热量的能力。纯导热时，物质内部不存在宏观位移。若有位移就加入了对流方式。第一章1.1节（14）9

热对流:指当流体发生宏观移动时伴随流体质量迁移发生的热量转移。

对流换热:流体和固体表面之间发生的热量传递过程。对流换热是导热（流体分子的随机热扩散)和对流（流体的宏观移动）联合作用的结果注意：热对流与对流换热的区别第一章1.1节（14）10热辐射：物体向外发射辐射能量的过程。

热射线的本质是电磁波，或光量子与其他电磁波的区别只是波长不一样理论上，任何温度高于0K（绝对零度）的物体均具有一定的发射能力热辐射是非接触的传热方式

物体（表面）之间以热射线方式相互交换热量的过程称为辐射换热

第一章1.1节（14）111.1.3

传热学与热力学的关系经典热力学研究在系统的初、终状态之间发生的变化，而且认为系统与外界间的热量交换是在无限小温差下发生的一系列无限缓慢的平衡态过程。从一个平衡状态变化到另一个平衡状态时，如果系统内、外存在热量交换，热力学不研究引起热量交换的内在机理，也不关心进行热交换的速率和需要提供多大的传热面积等工程参数。第一章1.1节（14）12任何实际的热量传递过程都是在有温度梯度的条件下发生的——

典型的非平衡态过程，即不可逆过程。

必需回答：系统内外的热量交换是以何种方式、多大的速率进行的——

热力学未给出答案，工程实践中无法回避的现实问题。第一章1.1节（14）13本