001传热学B第一讲分析.ppt

* * 传热学B 主讲：刘研 汽车工程学院热能工程系 （Heat Transfer） * * ※成绩分布 考试成绩 70%（百分制） 平时成绩 30%（百分制） 《传热学》（第四版） 杨世铭，陶文铨编 高等教育出版社 ※教材： 实验（30分） 作业（30分） 出勤（40分） * * 概 述 1. 传热学 (1) 研究热量传递规律的科学， (2) 热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源 有温差就会有传热 温差是热量传递的推动力 具体来讲主要有热量 传递的机理、规律、计算和测试方法 * * 2. 传热学的基本任务 (1) 求解温度分布 (2) 求解热量传递速率 热力学 + 传热学 = 热科学 ? 系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。 ? 关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。 3. 传热学与热力学的关系 水，M2 10oC 铁块, M1 50oC * * 4. 传热学的应用举例 ※为什么水壶的把手要包上橡胶？ (1) 生活实例 ※若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度， 那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否 一样？为什么？ * * (2)工程实例 * * * * 第一章 热量传递的三种基本方式 §1 导热 一、定义 指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。 1.条件： 无相对位移（必须直接接触） * * 2.微观机理 气体 金属固体 非金属固体 液体 ——分子的热运动 ——自由电子的热运动 ——晶格的振动 ——介于气体和固体之间 二、傅利叶定律 单位时间内通过的导热热量与温度变化率及传热面积成正比。 （一维） * * ※负号： 热量传递方向与温度升高方向相反 ※ 称为导热系数 物性参数 表征材料导热性能优劣 热流密度 热流量 * * 例：一维稳态无限大平板的导热 稳态过程：温度不随时间变化的热量传递过程 非稳态过程：温度随时间变化的热量传递过程 返回 ※ 无限大平板： ※ 对于长度和宽度远远大于厚度的长方体。 三、热阻分析法 1.自然界一切转移过程： 2.电量转移过程： I U1 U2 3.热量转移过程： I U1 U2 ? tw1 tw2 q tw1 tw2 导热热阻，单位为 面积热阻，单位为 * * §2 对流 一、定义 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程。 1.对流： 2.对流换热： 二、分类 1.有无相变： 无相变对流 凝结和沸腾对流 2.成因： 自然对流 强制对流 ——由密度差引起的 ——由泵、风机等压力设备引起 的流体流动 流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。 * * 三、牛顿冷却公式 ※ 称为表面传热系数 非物性参数 ※ * * 四、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（导热系数、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（自然对流或强制对流）； （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 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) ) 空气自然对流换热 1～10 水自然对流换热 200～1000 空气强迫对流换热 10～100 水强迫对流换热 100～15000 水沸腾 2500～35000 水蒸气凝结 5000～25000 * * 五、热阻分析法 ? tw tf q tw tf 称为对流换热面积热阻，单位为 ※ 称为对流换热热阻，单位为 ※ * * §3 辐射 一、定义 以电磁波形式传递能量的现象。 1.辐射： 2.热辐射： 由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象。 二、黑体和实际物体发出辐射能 1.黑体： 能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体。 * * 2.四次方定律（黑体）： 3.实际物体： ——斯忒藩—玻耳兹曼常数，又称为黑体辐射常数，