第9篇 热量传递的基本方式.ppt

第九章热量传递的基本方式 本章主要内容及重点 传热学的研究方法 简要介绍热量传递的基本方式 传热过程简介 传热学研究方法 传热学的研究方法 传热学研究中的基本假设 研究物体中温度、密度、速度等物理参数都是空间的连续函数。 传热学要解决的主要问题 计算传递的热量 增强传热：更好地散热。 削弱传热：更好地隔热。 确定物体中各点的温度 热量传递的基本方式 9.1 导热 导热：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。 例如：大平壁的一维稳态导热 例如：大平壁的一维稳态导热 9.2 热对流 9.2 热对流 对流换热分类 没有相变：自然对流换热 如：暖气 强制对流换热 如：换热器 有相变： 液体沸腾 如：液体在热表面上 蒸汽凝结 如：蒸汽在冷表面上 9.2 热对流 9.3 热辐射 热辐射的主要特点 依靠电磁波传递能量 不需要任何介质 温度高于0K,都有发射辐射粒子的能力。 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。 辐射换热 辐射换热不仅有能 量转移,还有能量形 式的变化 计算方法 举 例 9.4 传热过程简介 9.4 传热过程简介 例 题 设冬天室内空气温度为tf1，室外空气温度为tf2 ，试在该两温度不变的条件下，画出下列三种情形下从室内到室外空气温度分布的示意性曲线： （1）室外平静无风。 （2）室外冷空气以一定流速吹过砖墙表面。 （3）除了室外刮风，还要考虑砖墙与四周环境间的辐射传热。 例 题 例 题 同样是25°C的房子，为什么夏天可以穿衬 衫，而冬天却要穿毛衣？ 本章结束 t （1） （2） （3） tf1 tf2 室内： tw1 tw2 其中：h1、A、tf1不变 如果：Φ 三种情况，h2不断增大，k Φ 直线越来越陡 x 墙壁内侧温度夏天比冬天高，所以人体向外辐射的能量冬天比夏天多，而自然对流和辐射换热处在同一数量级。 t tf1 tf2 tw1 tw2 x * * 公司 哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院 1、基本概念 2、基本定律 1.理论分析：数学分析 求解偏微分方程 解析解（精确解） 是传热学理论分析的主要任务。 2.实验研究：通过实验测定 是传热学的基本研究方法。 3.数值模拟：通过计算机求解 是数值传热学的研究内容，本课程不作介绍。 工具： 高等数学 确定物体中的温度分布 是传热学研究的一个基本问题 传热学是研究热量传递规律的科学 热量传递有三种基本方式: 导热（热传导） (thermal conduction) 热对流 (thermal convection) 热辐射 (thermal radiation)。 导热现象发生在固体内部，也可发生在静止的液体和气体之中。 必须有温差 物体直接接触 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量 不发生宏观的相对位移 导热的特点： 9.1 导热 ? 0 x t ? tw2 tw1 特点： 1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度； 2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化； 3.平壁温度不随时间改变； 4.热量只沿着垂直于壁面的方向传递。 热流量：单位时间内通过某一给定面积的热量。W ?: 材料的热导率（导热系数）：表明材料的导热能力，W/(m·K)。物性参数 热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量 称为平壁的导热热阻，表示物体对导热的阻力，单位为K/W 。 热阻网络 tw1 tw2 ? l 欧姆定律 傅里叶定律 ? 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。 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: 流体流过物体表面时，流体与固体壁间的换热。 对流换热特点： 必须有流体的宏观运动，同时必须存在温差； 必然同时伴随着热传导，自然界不存在单一的热对流； 只能发生在流体中； 由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层。 计算公式： 牛顿冷却公式： 比例系数，称表面传热系数或对流换热系数 单位： 不是物性参数 对流换热的基本计算公式： 牛顿冷却公式 h — 表面传热系数， 对流