动量-热量-质量传输原理 4 热量传输.pdfVIP

第一章 绪论 §1-1 热量传输概述 热量传输 ? 研究热量传递规律的科学。 ? 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） 传热学与工程热力学的异同 铁块，M1 300oC 热力学：tm , Q 传热学：过程的速率 水，M2 20oC §1-2 热量传递的基本方式 ? 热量传递基本方式：热传导、热对流、 热辐射 一、热传导（导热）heat conduction 1.定义和特征 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。 导热的特点 ? 必须有温差 ? 物体直接接触 ? 依靠分子、原子及自由??子等微观粒子 热运动而传递热量 ? 不发生宏观的相对位移 3. 傅立叶公式: 1822年，法国数学家Fourier： 毕欧： 大平壁导热问题研究——实验。 傅立叶： 综合大量冶金机械固体导热实验数据 的基础上提出。 （1768-1830） 3. 傅立叶公式: 1822年，法国数学家Fourier： ?t q ? ?? ?W/m 2 ? ? q：热通量，单位时间通过单位面积传递的热量 [W/m2]； ：平壁的厚度[m]； ：平壁两侧壁温之差 热导率(导热系数) Thermal conductivity 热导率（导热系数）(Thermal conductivity) ?t q q ? ?? ? ? ? ? ?t ? —— 具有单位温度差（1℃）的单位厚度的物体 (1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s) 的导热量(J) 热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定 ?金属 ? ?非金属固体 ? ?液体 ? ?气体 ?纯铜＝398W /(m? K); ?丝绸＝0.0363W /(m? K); ?棉花＝0.0589W /(m? K); ?水 ? 0.6W (m? K); ?空气 ? 0.026W (m? K) (20?C) 例题1-1 有三块分别由纯铜(热导率λ1=398W/(m·K))、 木材( 热导率λ2=0.12W/(m·K)) 和铸铁( 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： 根据傅立叶导热公式，对于纯铜板， t ?t q ? ? w1 w2 ? 398?50 / 0.01 ?1.99?106W / m2 1 1 ? 二、热对流(convection)与对流换热 1. 定义与特征 ? 热对流：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：流体流过与之温度不同的固体 壁面时的热量交换。 Convection heat transfer 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 对流换热 ? 有温差 ? 直接接触 ? 宏观运动