传热学(期末复习专用).ppt

* 油气储运工程---?Oil gas storage and transportation engineering 传热学 油气储运工程09级 自然界中的物体都在不停的向空间发出热辐射，同时又不断的吸收其他物体发出的辐射热。 说明：辐射传热是一个动态过程，当物体与周围环境温度处于热平衡时，辐射传热量为零，但辐射与吸收过程仍在不停的进行，只是辐射热与吸收热相等。 * 传热过程一般包括串联着的三个环节组成，即： ① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 * 普朗特数等于1，热边界层与流动边界层厚度相等。 * * 第一章 传热学是研究有温差存在时热量传递规律的学科。 ?1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分； 2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类：稳态传热过程和非稳态传热过程。 传热学研究的对象是热量传递规律。 热流量 ：单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为φ，单位W。 热流密度（面积热流量） ：单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，记为 q ，单位 w/ ㎡。 热量传递的三种基本方式： 1.热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称热传导。 导热的基本规律（傅立叶定律）： λ称为热导率，又称导热系数，表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，单位： w/mk 。不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。 2.热对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随有导热现象。 对流换热：指流体流经固体表面时流体与固体表面之间的热量传递现象。 1）根据对流换热时是否发生相变分：相变对流换热和单相对流换热。 2）根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。 对流换热的基本规律 牛顿冷却公式 h —比例系数（表面传热系数），单位 。 h 的物理意义：单位温差作用下通过单位面积的热流量。 一般地，就介质而言：水的对流传热比空气强烈； 就传热方式而言：有相变的强于无相变的；强制对流强于自然对流。 3.热辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。 辐射传热 ：辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递称辐射传热。 导热、对流两种热量传递方式，只在有物质存在的条件下，才能实现，而热辐射不需中间介质，可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。 在辐射传热过程中，不仅有能量的转移，而且伴随有能量形式的转换。 辐射传热是一种双向热流同时存在的换热过程，即不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能。 把吸收率等于 1 的物体称黑体，是一种假想的理想物体。 实际物体辐射热流量根据斯忒潘——玻耳兹曼定律求得： 传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。 传热过程三个环节：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侧的热量传递；3.从壁面低温侧到冷流体的热量传递。 传热过程越强烈，传热系数越大，反之则越小。 第二章 温度场:温度场是指在各个时刻物体内各点温度所组成的集合，又称温度分布。 稳态温度场:是指物体各点的温度随空间坐标而不随时间变化的温度场称稳态温度场。 非稳态温度场：是指物体中各点的温度分布随空间坐标和时间而变化的温度场称非稳态温度场。 等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。 等温线：用一个平面与等温面相交，平面与等温面的交线称为等温线。 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交。 在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止于物体的边界上。 热量传递方向与温度升高方向相反。 等温线图的物理意义：若等温线图上每两条相邻等温线间的温度间隔相等时，等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度的相对大小。 热流线 ：热流线是一组与等温线处处垂直的曲线，通过平面上任一点的热流线与该点的热流密度矢量相切。（热流线反应热流密度走向） 影响导热系数的因素：物质的种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等。 对于任何导热过程，完整的数学描写包括导热微分方程和单值性条件。 初始条件：初始时间温度分布的初始条件； 边界条件：导热物体边界上温度或换热情况的边界条件。 ①非稳态