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传 热 学 Heat Transfer 课程安排及考核 第一章 绪论 §1-1 引言 存在大量传热问题的技术领域： 冶金、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······ 导热基本定律 ( Fourier’s Law, 1822年，法国数学家Fourier) 二、热对流（Heat Convection） 三、热辐射（ Thermal radiation ） 辐射换热的特点 §1-3 传热过程 §1-4 传热学的发展历史与发展方向 18世纪30年代开始的工业革命促进了生产力的空前发展。传热学就是在这种背景下发展起来的。 导热和对流早已认识 热辐射则在1830年发现红外线才被认识 1900年以前 萌芽状态 — Fourier 定律 — Newton 冷却定律 — Stefen--Boltzman 定律 1900-1945年（德国人时代） 形成独立的学科 — Nusselt, Schmidt, Prandtl, Pohlhausen 1945年以后 近代传热学 —航天、电子、 核能、能源危机 传热学的特点与研究方法 既有数理学科的特点又有非常强的应用背景,也常称工程传热学 是一门专业基础课，联系基础课与专业课的纽带与桥梁 能量守恒定律是贯穿全书的主线 先修课程：高等数学、大学物理、计算方法 、流体力学等 理论分析方法 －用数学分析来求解 实验方法 －实验确定和验证 传热学学习方法、要点: 重视对基本概念和基本理论的学习, 做到对所研究的物理过程有深刻的理解 学会传热学分析和解决实际问题的思路和方法,培养综合分析问题的能力和创造性的思维能力（模型建立） 理论与实践相结合,培养工程分析能力和灵活应用经验公式、计算图表的能力 充分认识自学的重要性, 培养独立地获取知识的能力 重视实验技能的锻炼, 培养动手能力 及时复习与小结 导热： 19世纪初，J.H.Lambert，J.B.Boit，Fourier 对一维导热的研究。 1822年，Fourier发表“热的解析理论”， 创建了导热理论。 1904年普朗特提出边界层理论，简化了方程组，推动了理论 求解的发展。 1921年波尔豪森提出热边界层概念，与施密特、贝尔曼联合求 解了竖壁附近空气的自然对流换热。 湍流计算模型的发展，1925年的普朗克比拟，1939年的卡门比 拟。 对流： 1823、1845年，Navier、Stokes建立了流体流动基本方程。 1880—1883年，Reynolds指出无量纲的雷诺数决定流动状态。 1881年洛仑兹自然对流的理论解、1885年格雷茨和1910年努 塞尔管内换热的理论解及1916年努塞尔凝结换热的理论解。 1909和1915年努塞尔开辟了在无量纲数原则关系指导下，通过 实验研究对流换热的基本方法。 辐射： 19世纪末斯蒂芬（后为玻尔兹曼证实）提出 四次方辐射定律。 1900年普朗克基于量子假说，提出黑体辐射 的光谱能量分布。 1860年基尔霍夫给出了物体发射率和吸收率 的关系。 关于物体间辐射换热的计算法： 1935年波略克提出净辐射法； 1954年提出、1967年改进的交换因子法； 1956年奥本海姆提出的模拟网络法。 发展方向： 引进新的科学技术成果，内容更加丰富 新概念－微尺度传热、微重力传热； 新理论－混沌等； 新方法－数值方法、微观和介观。 学科内的综合与学科间的交叉将更加强烈 随着计算机技术和计算技术的发展，20世纪70年代开始形成的数值传热学显示出巨大活力。 Baron Jean Baptiste Joseph Fourier 1768-1830 Fourier 法国 数学家 传热学的大师们： Osborne Reynolds 1842-1912 Reynolds 英 工程师 Josef Stefan 1835-1893 Austrian Physicist Franz Grashof 1826-1893 A German engineer， also served as Professor of Applied Mechanics and Mechanical Engineering Wilhelm Nusselt 1882 - 1957 Nusselt 德 教授 Ludwig Prandtl 1875-1953 Prandtl 德国应用数学家 karman（冯·卡门）德、美 应用数