《传热专升本复习》课件

《传热专升本复习》在专升本的过程中,对专业课《传热》的复习是非常重要的一环。本PPT课件将概括性地介绍《传热》的基本概念和重点内容,帮助你更好地理解和掌握这门课程。课程简介传热学基础本课程深入探讨热量传递的基本机制和规律,涵盖导热、对流和辐射等热量传递方式。学习传热学的基本理论知识和计算方法。热交换设备设计学习热交换设备的设计原理和计算方法,包括热交换器、冷却塔、锅炉等,为工程应用提供理论基础。热力学基础应用结合热量传递的理论知识,深入学习热力学在工程中的应用,如热机循环、制冷循环等。为工程实践提供指导。传热概述传热是一种基础的物理过程,是将热量从高温物体传递到低温物体的过程。它是工程设计中不可或缺的基础理论,广泛应用于工业生产、生活技术等各个领域。熟悉传热过程的基本定律和规律,掌握各种传热方式的特点和计算方法,对于解决工程实际问题至关重要。本章将对传热的基本概念、传热的基本规律以及主要传热方式等进行全面介绍。热量传递的基本方式传导传热通过物质内部分子的振动和碰撞,沿温度梯度方向进行。此过程不需要物质迁移。如热量从高温端传到低温端。对流通过流体的运动将热量从高温区域传至低温区域。例如热水从锅底上升到水面,形成对流循环。辐射热量以电磁波的形式从高温物体辐射到低温物体。不需要物质介质,可在真空中进行。如太阳热量辐射到地球。导热传热热传导的本质导热传热是通过热量在物质内部扩散而传递的过程,热量从高温区域流向低温区域。影响因素导热传热受材料热导率、温度差、几何结构等因素的影响,需要全面分析各种因素。应用场景导热传热在工业生产、建筑工程、电子设备散热等领域广泛应用,是重要的传热形式之一。边界条件温度边界条件分为固定温度边界条件和定热流边界条件两种，用于描述热量传递过程中的边界条件。物质传输边界条件分为固定浓度边界条件和定通量边界条件，用于描述物质在边界处的传输情况。流体动力学边界条件包括固体表面上的无滑移条件和表面张力条件，用于描述流体运动时的边界条件。周期性边界条件当系统具有周期性时,可以采用周期性边界条件简化计算。稳态导热1定义在时间和空间中温度分布保持不变的导热过程。2特点温度梯度和热流量保持不变。3计算可利用傅立叶定律进行计算。4应用广泛应用于工程实践。稳态导热是指在时间和空间中温度分布保持不变的导热过程。这种情况下，温度梯度和热流量保持恒定。我们可以利用傅立叶定律进行计算分析，这种稳态导热过程在工程实践中应用广泛。瞬态导热1初始条件瞬态导热情况下,系统初始温度分布是已知或假设的,通常为均匀的初始温度。2边界条件此外,热量交换的边界条件也会随时间而变化,如恒温、辐射或对流边界条件。3温度分布计算通过数学模型,可计算出瞬态过程中固体内部各点的温度随时间的变化情况。对流传热1对流传热定义对流传热是指由于温度差而产生的流体流动引起的热量传递过程。2对流传热分类根据流体运动的方式,可分为自然对流和强制对流两种。3对流换热系数对流换热系数反映了对流传热的强弱,是影响对流传热的关键参数。4对流传热过程对流传热包括流体吸收热量、流体流动以及流体向周围传热等过程。自然对流温差驱动温度差造成密度差异,产生浮力,从而产生自然对流。流体流动热量传递过程中,热流体上升,冷流体下降,形成对流环流。热量传递自然对流可以增强热量的传递,广泛应用于工业和生活中。强制对流强制气流驱动强制对流利用电风扇或泵等机械设备产生气流或液流,强迫流体与物体表面接触,从而加速传热过程。广泛应用领域强制对流广泛应用于工业生产、电子设备冷却、供暖通风等领域,提高了换热效率和传热速度。热交换器设计强制对流换热器的设计需要考虑流体动力学特性、传热系数、流通阻力等多个因素,以优化换热性能。人体换热人体通过四种主要传热机制(导热、对流、辐射和蒸发)与环境进行热量交换。人体表面温度、血流量和汗液蒸发是影响人体热量交换的关键因素。合理的衣着、饮食和活动可以帮助调节人体热量状态。换热设备1换热器用于在流体之间传热的设备,包括管壳式、板式等多种类型。根据实际需求进行合理选择。2冷却塔用于在空气和水之间进行余热回收的设备。利用蒸发冷却原理,具有节能环保的特点。3散热器用于将热量从某个热源传递给环境的设备。常见于电子设备、汽车、家电等领域。4制冷设备利用制冷循环实现降温制冷的设备,包括空调、冰箱等。广泛应用于生产生活领域。热交换器热交换器是一种用于在两个或多个流体之间传递热量的装置。它广泛应用于工业生产、发电和制冷等领域中。热交换器通过热量传递实现能源的有效利用,提高了系统的能量效率。常见的热交换器类型有管式、板式、壳管式等,不同结构和工作特性适用于不同的应用场景。选择合适的热交换器能够大幅提高系统的性能和可靠性。辐射传热黑体辐射理想化的完全吸收和发射辐射的物体,符合普朗克定律。实际表面辐射真实物体的辐射受到发射率的影响,不同物质有不同的发射率。形状因子辐射热量交换受两个物体的几何形状和相对位置的影响。辐射换热由于温差引起的辐射热量交换,适用于远距离或真空环境。黑体辐射黑体定义黑体是一种理想的辐射热源,它能够完全吸收所有入射的电磁辐射,且以特定的波长分布和强度进行辐射。黑体辐射定律黑体辐射的能量分布和强度由普朗克辐射定律描述,这是物理学中的重要定律之一。黑体温度黑体的表面温度决定了其辐射的波长分布和强度。温度越高,辐射越强且波长越短。工程应用黑体辐射的原理广泛应用于工业生产、天文观测、红外成像等领域。实际表面辐射辐射特性实际表面的辐射特性受材质、表面粗糙度和温度等因素影响，与理想黑体有所不同。发射率发射率是衡量实际表面辐射能力的重要参数，通常小于1，与黑体的发射率1不同。反射率和吸收率实际表面还有相应的反射率和吸收率，这些特性决定了表面对辐射的吸收和反射能力。辐射换热1吸收物体吸收来自其他物体发出的辐射热量2发射物体发射辐射热量到周围环境3反射物体表面反射来自其他物体的辐射热量辐射换热是通过电磁波的形式进行热量传递的过程。物体表面会同时吸收、发射和反射辐射热量,这个过程受到物体表面性质和温度的影响。合理利用辐射换热可以在建筑物、工业设备等领域提高能源利用效率。多种传热过程的综合复杂热传递过程实际工程中常常存在多种热传递过程同时发生的复杂情况,需要综合考虑导热、对流和辐射三种传热方式。热量平衡分析通过分析各热传递过程对总热量传递的贡献,可以优化设计以提高热传递效率。数值模拟应用利用计算机数值模拟技术,可以预测和分析复杂热传递过程,为优化设计提供依据。实验验证通过实验测量数据验证理论分析和数值模拟结果,确保设计的可靠性。动量传递1动量定义动量是物体质量与速度的乘积，表示物体的运动状态。2动量守恒定律在无外力作用下，一个封闭系统内的总动量是不变的。3动量传递过程通过碰撞、摩擦等过程，动量在物体之间进行传递和交换。4动量传递应用动量传递过程广泛应用于机械、流体等工程领域中。流体流动1流体特性流体具有流动和变形的特性2流体运动流体可由外力驱动而产生流动3基本规律流体运动遵循质量、动量和能量守恒定律4流体力学研究流体的静力学和动力学特性流体力学是传热学的基础之一。它研究流体在静止和运动状态下的各种物理特性及其相互关系。包括流体的物理特性、流动规律、压力分布、阻力计算等内容。对于传热问题的分析,需要考虑流体流动的影响。管内流动管道内流动分类管内流动可分为层流和湍流两种类型,取决于流动的雷诺数。流阻与摩擦因子流体在管道内部会受到管壁的摩擦阻力,这可用摩擦因子来表示和计算。管道入口效应管道入口处的流动会受到局部边界层发展的影响而产生特殊的流场。不可压缩流体定义不可压缩流体指流体密度基本不变的情况,如大多数液体和某些气体在常温常压下流动。流速分布不可压缩流体的流速分布呈抛物线型,中心最快,靠壁面最慢。压降计算利用达西方程可以计算不可压缩流体在管道中的压力损失。可压缩流体压力变化可压缩流体流动时压力会发生变化,这种变化会影响流体的密度和温度。速度变化可压缩流体流动的速度变化也会导致压力、密度和温度的变化。温度变化可压缩流体在流动过程中会发生温度变化,这需要考虑热力学定律。传热与热机热机基础热机将热量转化为功率的机械装置,广泛应用于工业生产和日常生活中。热量传递过程热量从高温热源传递到低温热汇的过程涉及多种传热方式,如导热、对流和辐射。热机循环过程热机的工作原理是通过热力循环来实现热量转化为机械功的过程。效率分析热机的热力循环效率与热源温度、工作介质性质等因素密切相关。制冷循环过程1压缩通过压缩机将工质(制冷剂)压缩至高压状态,温度也随之升高。2冷凝在冷凝器中,高压高温的工质放出热量,温度下降并凝结成液体。3膨胀液体制冷剂通过膨胀阀或毛细管等膨胀装置,压力和温度急剧下降。4蒸发低压低温的工质在蒸发器中吸收周围环境的热量,最终回到压缩机。热泵循环过程1压缩通过压缩机对制冷剂进行压缩,提高温度和压力。2冷凝在高温高压下,制冷剂与环境热交换,释放热量并冷凝成液体。3膨胀通过膨胀阀降低制冷剂的温度和压力,进入蒸发过程。4蒸发在低温低压下,制冷剂从环境吸收热量而蒸发成气体。热泵循环过程是一种利用环境热量的热量传递装置,它通过制冷剂的相变来实现热量的转移和利用。这个过程能够高效地将低温热量提升至高温,从而广泛应用于采暖、热水供应等领域。火力发电循环过程1燃料燃烧在锅炉中,燃料如煤或天然气被燃烧,释放出热能。2蒸汽发生热能被用于加热水,使其变成高温高压的蒸汽。3涡轮发电蒸汽驱动涡轮发电机旋转,从而产生电能。复习总结全面总结对课程的主要内容进行概括性回顾,帮助