传热学第一章 绪 论.ppt

* 按常识夜晚应有Ta Te Tsky —— 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是表征对流换热过程强弱的物理量 影响h因素：流体的物性（导热系数、粘度、密度、比热容等）、流动的形态（层流、紊流）、流动的成因（自然对流或强制对流）、物体表面的形状、尺寸，换热时有无相变（沸腾或凝结）等。 研究对流换热的基本任务就是用理论分析或实验方法得出不同情况下表面传热系数的计算关系式。 Typical values of h Process H(W/m2 - °C) Free Convection Gases Liquids Forced Convection Gases Liquids Liquid metals Phase change Boiling liquids Condensation 5 - 30 20 - 1000 20 - 300 50 - 20,000 5,000 - 50,000 2,000 - 100,000 5,000 - 100,000 ⑤对流热阻Thermal resistance for convection 3 热辐射(Thermal radiation) ①热辐射的定义与特点 定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象 特点： a)任何物体，只要温度高于0K，就会不停地向周围空间发出热辐射； b)可以在真空中传播； c)伴随能量形式的转变； d)辐射能与温度和波长均有关 ②辐射换热的定义与特点 定义：物体间靠热辐射进行的热量传递 特点： a)不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量； b)在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能?电磁波能?物体热力学能 c)无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量(发射、吸收同时) ③ 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。 或称绝对黑体。（Black body） 黑体的辐射能力与吸收能力最强。 黑体向外发射的辐射能： — 绝对黑体辐射力 — 黑体表面的绝对温度（热力学温度） — 斯蒂芬-玻尔兹曼常数， 实际物体辐射能力：低于同温度黑体 — 实际物体表面的发射率（黑度），0~1；与物体的种类、表面状况和温度有关。 ④ 特殊情况下的两表面辐射换热 T1 T2 Q A 例：一根水平放置的蒸汽管道， 其保温层外径d=583 mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为 ，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面换热系数h=3.42 W /(m2 K), 保温层外表面的发射率 问：（1）此管道散热必须考虑哪些热量传递方式；（2）计算每米长度管道的总散热量。 解： （1）此管道的散热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 （2）把管道每米长度上的散热量记为ql 近似地取墙壁表面温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为： 讨论： 计算结果表明， 对于表面温度为几十摄氏度的一类表面的散热问题， 自然对流散热量与辐射具有相同的数量级，必须同时予以考虑。 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 §1-3 传热过程与传热系数 1 传热过程 特指热量由热流体通过间壁传给冷流体的过程。 传热过程由三个相互串联的过程组成 k 为传热系数，W/( m2oC)。在数值上，传热系数等于冷、热流体间温差=1oC、传热面积A＝1 m2时的热流量值，是一个表征传热过程强烈程度的物理量。 2 传热系数的计算 热流体tf1到tw1： tw1到tw2： tw2到冷流体： 单位热阻或面积热阻 k越大，传热越好。若要增大k，可增大h，λ，减小δ。 例:一房屋的混凝土外墙的厚度为?=200mm ，混凝土的热导率为?=1.5W/(m·K) ，冬季室外空气温度为tf2=-10℃, 有风天和墙壁之间的表面传热系数为h2=20W/(m2·K)，室内空气温度为tf1= 25℃,和墙壁之间的表面传热系数为h1=5 W/(m2·K)。假设墙壁及两侧的空气温度及表面传热系数都不随时间而变化，求单位面积墙壁的散热损失及内外墙壁面的温度。 解： 由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为 根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的对流换热， 小结 基本概念: 导热、对流换热、辐射换热的特点及热传递方式辨析 传热过程及热阻分析方法。 思考题1 冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。试解释原因。 （提示）：空气的导热系数较小（20℃时，0.0259W/（m．K）） 思考题2 冬天，在相同的室