传热学多媒体教学辅助系统（赵镇南）1.3 传热方式与热流速率方程.pptVIP

第1章 1.3（15） * 1.3 传热方式与热流速率方程 基本假设: 仅限于在宏观范畴内 始终把研究对象（固体或流体）看作连续介质 第1章 1.3（15） * 1.3.1 热传导 由组成物质的基本微观粒子的随机热运动导致的扩散行为，或理解为具有较高能级的粒子向较低能级粒子传递能量的过程。 气体、液体和固体均具有一定的导热能力，但机理不相同（参见2.2节）。 两物体间传导热量时须紧密接触。 第1章 1.3（15） * 描述导热现象的基本定律: 傅里叶定律 ? :热流量, W ? :导热系数, W/(m·K) A:导热截面面积, m2 t:温度, ℃ – :表示负号 第1章 1.3（15） * 傅里叶定律建立了物体内温度分布与导热热流密度之间的数量关系，它就是导热的热流速率方程。 对于一维大平板的稳态导热 第1章 1.3（15） * 1.3.2 热对流 在有温差的条件下，伴随流体的宏观移动发生的因冷热流体互相掺混导致的热量迁移。 发生在具有不同温度的流体和固体表面之间的热量传递：对流换热。 对流换热问题的分类: 第1章 1.3（15） * 对流换热的几种典型方式 第1章 1.3（15） * 对流换热的热流速率方程 式中:q为热流密度,W/m2 ； h为表面传热系数，W/(m2?K)。 后人称为 牛顿冷却公式 汽液相变的牛顿公式见教材式 (1-3-4a/b)。 第1章 1.3（15） * 对流换热的热流速率方程并未给出流体温度场与热流密度之间的内在联系。? 它只是表面传热系数的基本定义式。 表1?1 表面传热系数的一般范围 对流换热问题的类型 h / [W/(m2?K)] 自然对流换热： 气体 2 ~ 25 液体 50 ~ 1 000 强迫对流换热： 气体 25 ~ 250 液体 50 ~ 25 000 相变对流换热： 沸腾 2 000 ~ 50 000 凝结 2 000 ~ 100 000 第1章 1.3（15） * 1.3.3 热辐射 物体发射热辐射射线的能力与它的热力学温度和表面性质有关。 在相同温度下黑体的辐射热流密度最大 实际物体表面的发射能力低于同温度黑体，一般用发射率来描述实际物体与黑体发射热辐射能力的差别： 第1章 1.3（15） * 黑体不仅发射能力最高，同时吸收能力也最高。它吸收全部外来的投射辐射能量，不论其波长、方向如何。 实际物体表面 吸收比（absorptivity）用? 表示。 第1章 1.3（15） * 物体表面单位面积与环境间的净辐射热交换 等于发射出的能量与吸收的能量之差 但该式不适合作工程计算，要采用 第1章 1.3（15） * 辐射热平衡 当两个物体表面温度相等时，发射与吸收过程仍在进行，但其净交换热量等于零。 需要特别注意，若物体与环境处于热平衡状态，但这种状态并不一定仅仅由辐射一种方式造成，可能对流也同时在其中发挥了作用。 第1章 1.3（15） * 1.3.4 复合换热 同时伴随发生热(冷)表面与周围流体间的自然对流或强迫对流换热和辐射热交换。 （1）辐射环境Tsur与流体Tf不一定相等。 （2）辐射计算用热力学温度，对流项也要用热力学温度表示，以保持一致。 第1章 1.3（15） * 定义辐射换热表面传热系数 hr ： 如果 Tsur = Tf 如果 Tsur ? Tf 第1章 1.3（15） * 1.3.5 传热过程和总传热系数 传热过程、传热方程、总传热系数。 对于气体侧，一般应按复合换热表面传热系数考虑。 对于液体侧，一般只需考虑对流换热一种方式。 下一节