传热第1章(免费阅读).ppt

第1章 绪论 3. 传热学的应用领域 考核方法 1. 作业+实验+点名 占20％； 2. 期末考试成绩占80％。 1－2 热量传递的三种基本方式 举例：大平壁的一维稳态导热 3. 热辐射 1. 热传导（导热） ： 在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。 物体直接接触发生导热 没有流体的宏观移动 纯导热可以发生在固体内部，也可以发生在静止的液体和气体之中。 导热特点 微观上是靠分子、原子或自由电子的振动来完成的 （1）气体和气体中：分子不规则热运动时相互碰撞产生导热，温度升高，动能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使热能从高温传到低温处。 （2） 导电固体：自由电子的运动在导热中起主导作用。 （3）通过晶格结构的振动所产生的弹性波来实现导热。 热流量 与以下因素有关： 温度差：T1-T2 热量传递方向上的距离X2-X2(L) 垂直于热流方向的截面积 A ?: 材料的热导率（导热系数），表明材料的导热能力，W/(m·K)。 导热 实验研究表明导热热流量为 Fourier定律 单位（Units）： ? 0 x t ? tw2 tw1 特点：平壁两表面维持均匀恒定不变的温度， 平壁各处温度不随时间改变； 壁内温度只沿垂直于壁面的方向变化； 热量只沿着垂直于壁面的方向传递。 热流量：单位时间传过的热量 ?: 材料的热导率（导热系数），表明材料的导热能力，W/(m·K)。 W 热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量 导热热阻 称为平壁的导热热阻，表示物体对导热的阻力，单位为K/W 。 ? tw1 tw2 热阻网络 2. 热对流 由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象。 特点：热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运动而产生的导热。 对流换热：流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象，是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。 对流换热的分类： 自然对流换热 强制对流换热 凝结换热 沸腾换热 ? tw tf h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为对流换热系数），单位为W/(m2?K)。 对流换热热阻： ? = Ah(tw – tf) 称为对流换热热阻，单位为 W/K。 对流换热热阻网络： 牛顿冷却公式: ? = Ah(tw – tf) q = h(tw – tf) or ? = Ah(tf – tw) q = h(tf – tw) 表面传热系数的影响因素： h 的大小反映对流换热的强弱，与以下因素有关： （1）流体的物性（热导率、粘度、密度、比热容等）； （2）流体流动的形态（层流、紊流）； （3）流动的成因（自然对流或受迫对流）； （4）物体表面的形状、尺寸； （5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。 表1-1 一些表面传热系数的数值范围 对流换热类型 表面传热系数 h W /( m2?K) 气体自然对流换热 1～10 液体自然对流换热 50～1000 气体强迫对流换热 20～100 液体强迫对流换热 1000～15000 液体沸腾 2500～35000 蒸气凝结 5000～35000 辐射： 指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能的现象 解释辐射现象的两种理论 ： 电磁理论与量子理论 电磁波的数学描述： c — 某介质中的光速, m/s 为真空中的光速; n 为介质的折射率。 ? — 波长, 常用?m为单位, 1?m = 10-6 m。 ? — 频率, 单位 1/s。 电磁波的波谱： g射线、 X射线、 紫外线、 红外线： 0.76 ? 103 ?m 无线电波： ? 103 ?m 微 波： 103? 106 ?m 可见光： 0.38 ? 0.76 ?m 微波炉就是利用微波加热食物，因微波可穿透塑料、玻璃和陶瓷制品，但会被食物中水分子吸收，产生内热源，使食品均匀加热。 热辐射 由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。 理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射的波长主要在0.1?m至100?m之间,包括部分紫外线、可见光和部分红外线三个波段 。 热辐射的主要特点： （1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。 发射热辐射时：内热能 辐射能 ； （2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；