绪论、导热的基本概念和定律.ppt

传 热 学 轮机基础教研室 贺建华 参考书 《传热学》杨世铭编著 《传热学》陈维汉编著 考核方法 闭卷考试 专业：轮机工程 E-mail: wxm_hust@263.net Office：6180373 Home: 第一章 绪论 §1-1 传热学研究对象和任务 §1-2 热量传递的三种基本方式 §1-3 总传热过程 §1-4 传热学的研究方法 第一章 绪论 §1-1传热学的研究对象和任务 一、传热学的研究对象 ——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、传热学与热力学研究内容的区别 1.相同点：传热学以热力学第一定律和第二定律为基础（The First and Second Law of Thermodynamics） 即：热量 Ф 传递始终是从高温物体向低温物体传递；在热量传递过程中若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。 2.不同点 a）定义： 工程热力学：热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律。 传热学：热量Ф 传递过程的规律。 b）时间 工程热力学：不考虑热量传递过程的时间。 传热学：时间是重要参数。 c)热力学：研究平衡态；Thermodynamic Equilibrium 传热学：研究过程和非平衡态 所以，传热学与工程热力学研究的问题不同。 传热学与工程热力学研究的问题不同 三、传热学在生活和工程中的应用 §1-2热量传递的三种基本方式 §1-3 总的热量传递过程 §1-4 传热学的研究方法 一、求解传热问题的方法 1.数学分析法 2.积分近似解 3.比拟法 4.数值计算 5.实验研究 二、本课程学习方法 1.认真听课 2.按时完成作业 3.及时复习 基本概念（导热）heat conduction 1.定义和特征 (1)定义：指物体温度不同的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。 可以在固体、液体、气体中发生 单纯的导热只发生在固体中 (2)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 2.导热机理 气体：气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。 导电固体：自由电子运动。 非导电固体：晶格结构的振动。 液体：很复杂。 §2-1 导热的基本概念和定律 一、温度场和温度梯度 2.等温面：温度场中温度相同点的集合称为等温面。其疏密程度可反映温度场在空间中的变化情况。 问题：等温线能否相交？ 3.温度梯度（Temperature gradient） ——等温面法线方向上温度的增量与法 向距离比值的极限。 温度梯度是用以反映温度场在空间的变化 特征的物理量。 4.热流密度（Heat flux） 温度梯度和热流密度的方向都是在等温面的法线方向。由于热流线是从高温指向低温，因而温度梯度和热流密度的方向正好相反。 二、 导热的基本定律 三、导热系数（ Thermal conductivity ） §2-2导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 二、导热过程的单值性条件 热流量： 1.付立叶定律 Ф=qA=－ ?Agrad t q =－ ?grad t Ф －热流量 W （单位时间内通过面积A的传热量） λ—导热系数，W/m.k A —导热面积，m2 q－热流密度， W/㎡ （单位面积的热流量） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 傅里叶定律可表述为:系统中任一点的热流密度与该点的温度梯度成正比而方向相反 注：傅里叶定律只适用于各向同性材料各向同性材料：热导率在各个方向是相同的 负号是因为热流密度与温度梯度的方向相反 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 如图一块大平壁，壁厚为δ ，一侧表面积为A，两侧表面分别维持均匀恒定温度。单位时间内从表面1传导到