传热学基础(第二版)第一章教学课件三种热量传递的基本方式分析.ppt

考核方法 闭卷考试 专业：材料成形及控制工程 联系方式 E-mail: wxdjz11@nuc.edu.cn Office：3559661 Home: 6386397 手机: 第一章 绪论 1-1热量传递的研究对象及其在热加工艺中的应用 1-2热量传递的三种基本方式 1-3 传热过程与热阻 1-1热量传递的研究对象及其在热加工工艺中的应用 一、什么是传热学 研究热量传递规律的科学。 热量传递的机理、规律、计算和测试方法 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。 （The Second Law of Thermodynamics） 二、传热学的重要性 在机械制造热加工类专业中,由于工件在制造工艺中的加热、冷却、熔化和凝固都与热量传递息息相关，传热学有它特殊的重要性。 工件温度场的测量和控制，不同工作条件，不同材料性质及几何形状对工件温度场变化的影响，工艺中缺陷的分析和防止，无不受到热量传递规律的制约，传热学在保证工艺实施、提高产品质量和产量等方面起着关键作用。 ..\3\流动场动画3.avi ..\3\凝固过程动画.avi ..\3\12xt流场动画1.avi ..\3\12xt凝固进程动画.avi 为了说明传热学与各专业主要课程间的关系，以铸造专业的《铸件形成理论》这门专业主要课程为例，作一番考察 这门课程的任务是要运用基础课、技术基础课的理论知识来分析铸件形成过程的基本规律及有关因素的内在联系。 其中相当多的内容是：分析金属与铸型在不同条件下热量传递的特点，铸件温度场的确定及其影响因素，讨论金属包括液态金属及砂型的热物理性质，研究温度分布在金属收缩规律中的作用以及热裂、热应力、变形、冷裂等缺陷的成因及防止途迳等等，这些内容都建筑在传热学的基础之上。 五 传热过程分类 凡是物体中各点温度不随时间改变的热量传递过程均称为稳态热传递过程，反之则称为非稳态热传递过程。 各种物体在持续不变的运行工况下经历的热传递过程属于稳态过程，而物体在加热、冷却、熔化和凝固情况下经历的热传递过程则为非稳态过程。 31/65 法国数学家Fourier: 法国拿破仑时代的高级官员。曾于1798-1801追随拿破仑去埃及。后期致力于传热理论，1807年提交了234页的论文，但直到1822年才出版。 32/65 例题1-1 有三块分别由纯铜（热导率λ1=398W/(m·K)）、黄铜（热导率λ2=109W/(m·K)）和碳钢（热导率λ3=40W/(m·K)）制成的大平板，厚度都为10mm，两侧表面的温差都维持为tw1 – tw2 = 50℃不变，试求通过每块平板的导热热流密度。 解： 这是通过大平壁的一维稳态导热问题，对于纯铜板， 33/65 对于黄铜板 对于碳钢板 34/65 二、热对流(convection)与对流换热 Heated air rises, cools, then falls. ?Air near heater is replaced by cooler air, and the cycle repeats. 35/65 What if coils were atthe bottom? 36/65 1. 定义与特征 定义：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。 流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着热传导，自然界不存在单一的热对流 对流换热： (Convection heat transfer)流体与温度不同的固体壁间接触时的热量交换过程 37/65 对流换热的特点 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差。 38/65 39/65 2.分类 对流换热按照不同的原因可分为多种类型 是否相变，分为：有相变的对流换热和无相变的对流换热 流动原因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。 流动状态，分为：层流和紊流。 40/65 3.牛顿冷却公式（1701） Φ — 热流量[W]，单位时间传递的热量 q — 热流密度 A — 与流体接触的壁面面积 — 固体壁表面温度 — 流体温度 ?— 表面传热系数 Convection heat transfer coefficient h u tw A Φ 41/65 表面传热系数（对流换热系数） （Convection heat transfer coefficient） —— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量 h是表征对流