工程热力学与传热学-第十三章-传热学绪论课件

第十三章绪论第十四章导热第十五章对流换热原理第十六章各种对流换热过程的特征及计算公式第十七章辐射换热第十八章传热过程与热交换器（共六章）

第二篇

传热学

HeatTransfer第十三章绪论第二篇传热学1教材:《工程热力学和传热学》岳丹婷大连海事大学出版社，2007参考书:1.《传热学》杨世铭,陶文铨北京：高等教育出版社，20072.《传热学（重点难点及典型题精解）》，王秋旺.西安：西安交通大学出版社，2001。深入提高：1.《HeatTransfer》J.Pholaman-9th-9.ed20022.《高等传热学》贾力等.北京：高等教育出版社20033.《微米/纳米尺度传热学》刘静.北京：科学出版社2001教材:2深入提高----参考书:深入提高----参考书:3《传热学部分》课程专业英语词汇1.heattransfer传热学2.heatconduction导热3.convectionheattransfer对流换热4.thermalradiation热辐射5.condensationheattransfer凝结换热6.boilingheattransfer沸腾换热7.numberofheattransferunit传热单元数8.heatexchanger换热器9.temperaturefield温度场10.Fourier’slaw傅里叶定律11.Isothermalsurface等温面12.temperaturegradient温度梯度13.unsteadyheatconduction非稳态导热14.Isotherms等温线15.lumpedmethod集总参数法16.thermalconductivity导热系数17.heatflux热流密度18.thermalresistance热阻19.Newton’slawofcooling牛顿冷却公式20.boundarylayer边界层21.thermalboundarylayer热边界层22.continuityequation连续性方程23.laminarflowintube管内层流24.turbulentflowintube管内湍流25.in-tubeboiling管内沸腾26.dimensionalanalysis量纲分析27.flowboundarylayer流动边界层28.fin肋片29.finefficiency热效率30.Reynoldsnumber雷诺数31.Nusseltnumber努谢尔数32.Prandtlnumber普朗克数33.Planck’slaw普朗克定律34.boundarylayerintegralequation边界层积分方程《传热学部分》课程专业英语词汇435．boundarylayerdifferentialequation边界层微分方程36．boundarycondition边界条件37．finitedifference差分38.initialcondition初始条件39．transmissivity穿透比40.masstransferprocess传质过程41.naturalconvectionininfinitespace大空间自然对流42.poorboiling大容器沸腾43.partialdifferentialequationofheatconduction导热微分方程44.numericalsolutionofheatconduction导热问题数值解45.directionalradiationintensity定向辐射强度46.log-meantemperaturedifference对数平均温差47.multidimensionalsteadystateheatconduction多维稳态导热48.emissivity发射率49.analyticalsolutionoftransientheatconduction非稳态导热问题分析解50.Fouriernumber傅里叶数51.networkmethodofradiationheatexchange辐射换热的网络法52.emissivepower辐射力53.Grashofnumber格拉晓夫数54.insulatingmaterial隔热材料（保温材料，绝热材料）55.spectralemissivepower光谱辐射力56.excesstemperature过余温度57.nucleateboiling核态沸腾35．boundarylayerdifferential558.blackbody黑体（绝对黑体）59.flowacrosssingletube横掠单管60.flowacrossnon-circularcylinder横掠非圆形截面柱体61.flowacrosstubebundles横掠管束62.graybody灰体63.effectivenessofheatexchanger换热器的效能64.mixedconvection混合对流65.Kirchhoff’slaw基尔霍夫定律66.crossstringsmethod交叉线法67.viewfactor,anglefactor角系数68.heatconductionwithinternalheatsource具有内热源的导热69.governingequation控制方程70.Laplaceequation拉普拉斯方程71.Lambert’slaw兰贝特定律72.discretizedequation离散方程73.criticalinsulationradius临界绝缘直径74diffusesurface漫射表面75.film-wisecondensation膜状凝结76.internalflow内部流动77.counter-flow逆流78.gaseousradiation气体辐射79.enhancementofheattransfer强化传热80.forcedconvection强制对流58.blackbody黑体（绝对黑体）681.heatpipe热管82.heattransferrate热流量83.timeconstant时间常数84.numericalsolution数值解85.Stefan-Boltzmann’slaw斯特潘-波耳兹曼定律86.velocityboundarylayer速度边界层87.solarradiation太阳辐射88.characteristiclength特征长度89.characteristicnumber特征数（准则数）90.irradiation投入辐射91.turbulentflow湍流92.externalflow外部流动93.flowalongaflatplate外掠平板94.Wien’sdisplacementlaw维恩位移定律95.greenhouseeffect温室效应96.steady–stateheatconduction稳态导热97.thermalresistanceoffouling污垢热阻98.absorptivity吸收比99.backdifference向后差分100.forwarddifference向前差分101.similarityprinciple相似原理102.shapefactor形状因子103.1-dimensionalsteadystateheatconduction一维稳态导热81.heatpipe热管7第十三章绪论第一节传热学的研究对象第二节热传递的三种基本方式第三节导热过程、对流换热过程、辐射换热过程和传热过程第十三章绪论第一节传热学的研究对象8传热学是研究热量传递规律的科学（以及热量传递的机理、规律、计算和测试方法）

满足或确定设备所应有的热传递速率，确保设备所要求的温度分布；t=f(x,y,z,τ)，以满足该设备的技术要求。热量传递过程的推动力：温差凡是有温度差的地方就有热量传递；热量传递是自然界和生产技术中一种非常普遍的现象。

第一节传热学的研究对象第一节传热学的研究对象9工程热力学和传热学之间的联系与区别热力学与传热学之间的联系(1)都以热现象为研究对象，研究热能的传递与转换过程中的基本规律；(2)热力学的基本定律，也是传热学的基础热力学与传热学之间的区别(1)工程热力学着重解决热力过程进行的条件、方向和深度,研究能量数量和质量方面的情况。经典热力学不考虑能量传递过程所需的时间。(2)工程热力学主要研究可逆过程（冷、热介质温差无限小的情况下），而传热学研究的一切热量传递过程是不可逆过程。(3)工程热力学不仔细研究过程进行的不同时刻与设备的不同地点上温度变化情况，而这是传热学感兴趣的话题。工程热力学和传热学之间的联系与区别10传热学与工程热力学研究的问题不同铁球（温度：300度）水（温度：20度）铁球落入水中……热力学：条件、方向、深度tm,Q，Sg传热学：过程的速率t=f(x,y,z,τ);Q=f(τ)传热学与工程热力学研究的问题不同铁球（温度：300度）11冰箱(机械能热能)飞机(热能机械能)

汽车(热能机械能)热电厂(热能机械能)传热学及其在科学技术和工程中的应用十分广泛冰箱(机械能热能)飞机(热能机械能)

汽车(热能12探索白色世界的奥秘

中国南北极地考察探索白色世界的奥秘13特别是在下列技术领域大量存在传热问题动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术…传热学在生产技术等众多领域中的应用十分广泛：特别是在下列技术领域大量存在传热问题动力、化工、制冷、建筑、14在几个特殊领域中也有许多应用:a航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却；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b微电子：电子芯片冷却c生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织器官的冷冻保存d军事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存e制冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温水源热泵f新能源：太阳能；燃料电池等等…在几个特殊领域中也有许多应用:a航空航天：15第二节热传递的三种基本方式1.热传导(heatconduction)：不同温度的物体之间通过直接接触，或同一物体不同温度的各部分之间，当没有宏观相对位移时，由分子、原子或自由电子等微粒的热运动来传递热量的过程，简称“导热”。3.热辐射(thermalradiation)：当物体的温度高于绝对温度时，物体由于具有一定温度而向外放射辐射能，辐射能通过电磁波向外传播。物体将热能转化为向外放射辐射能的现象称为“热辐射”。2.热对流(thermalconvection)：它是流体不同温度的各部分之间，由流体微团宏观相对位移来传递热量的过程。第二节热传递的三种基本方式1.热传导(heatcondu16第三节导热过程、对流换热过程、辐射换热过程和传热过程

传热过程

我们将热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中的过程称为传热过程。在传热过程中，三种热量传递方式（导热、对流换热、辐射换热）往往同时存在。一般来说，稳态传热过程包括串联着的三个环节：（1）从热流体到壁面高温侧的热量传递；（2）从壁面高温侧到壁面低温测的热量传递，亦即穿过固体壁的导热；（3）从壁面低温侧到冷流体的热量传递。由于是稳态过程，通过串联着的每个环节的热流量Φ应该是相同的。第三节导热过程、对流换热过程、辐射换热传热过程17一、导热公式（导热）热流量温差热阻导热热阻外表面壁温，℃壁的厚度，m内表面壁温，℃

垂直于导热方向的物体横截面积,m2导热系数，W/m·K热流量，W一、导热公式（导热）热流量温差热阻导热热阻外表面壁温，℃壁的18二、对流换热公式（对流换热）牛顿冷却定律固体壁面温度，℃流体温度，℃壁面面积,m2对流换热系数，W/（m2·K）热流量，W对流换热热阻二、对流换热公式（对流换热）牛顿冷却定律固体壁面温度，℃流体19三、辐射换热公式具有不同表面温度的物体之间，依靠热辐射进行的热传递过程，或者有热辐射能力的气体与包壳之间热传递过程，均称为辐射换热。

Cs为该辐射系统的辐射系数，它和参与辐射物体的性质、物体之间的距离、相对论位置、物体的形状等因素有关，其单位为

W/m2·K4三、辐射换热公式具有不同表面温度的物体之间，依靠热辐射进行的20柴油机传热方式示意图:柴油机传热方式示意图:21Q柴油机传热热阻示意图Q柴油机传热热阻示意图22(1)由燃气传递给内壁面的对流换热量和辐射换热的热流量公式分别为：对流换热量辐射换热量