传热学第一章绪论.pptx

传热学Heat transfer第四版杨世铭 陶文铨 编著任课教师王晓霞电话：邮箱：wangxiaoxia@ecust.edu.cnQQ: 4467801期末成绩：闭卷考试，成绩占80% 课堂表现 20%平时成绩，占20% 出勤 40% 作业 40% (A+, A, A-, B）参考书：《传热和传质基本原理》 《Fundamentals of heat and mass transfer》 葛新石，叶宏译 化学工业出版社，第六版《传热学（第二版）》 戴锅生编第一章 绪论1.1 传热学的研究内容及其在工程中的应用1.传热学的研究内容① 研究热能传递规律的科学 包括热量传递与时间、空间的关系；传递速率等。② 热能传递的动力：温差 热力学第二定律指出，热能会自发的从高温物体传递给低温物体。2.传热学与工程热力学的关系区别： 热力学 + 传热学 = 热科学(Thermal Science) ? 系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。 ?关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。铁块, M1300oC热力学： 不讨论与时间的关系传热学：水，M220oC图1-1 传热学与热力学的区别2.传热学与工程热力学的关系联系：传热学以热力学第一定律和第二定律为基础第一定律：能量守恒定律 封闭体系、开口体系 稳态、非稳态稳态：温度不随时间发生变化。第二定律：热量始终从高温热源向低温热源传递因此，热力学第一、二定律是传热学研究的基础。3. 传热学研究中的连续介质假定假定： 所研究物体中的温度、密度、速度、压力等物理参数都是空间的连续函数。气体： 被研究物体的几何尺度远大于分子间的平均自由行程(0.07μm)，连续体的假定即成立。 微米级别的几何尺度，以及高空稀薄气体不满足。微机电系统(MEMS)，即尺寸在1μm~1mm间的器件组成的系统，其流动和传热问题不适合上面的假定。4. 传热学的应用自然界与生产过程到处存在温差 ? 传热很普遍科学技术领域中遇到的传热问题大致可归纳为三类：（1）强化传热 空调、加热器、冷凝装置（2）削弱传热（热绝缘） 杜瓦瓶、绝热层（3）温度控制 电子器件的温度控制和航天器重返大气层的热防护。4.传热学的应用能源与动力是传热学最主要的应用领域发电厂的冷却塔核聚变装置300MW的水-氢冷发电组4.传热学的应用传统工业日常生活化工厂内各种热交换装置炼油厂星罗棋布的热力管道家用散热器分体式空调太阳能集热器4.传热学的应用建筑环境建筑上，利用空气导热系数小的特点，制成的空心砖具有良好的保温效果。空心砖实心砖室外环境仿真4.传热学的应用大型客机航空航天在航空航天领域，航天飞机表面材料要求绝热良好；卫星上装有的太阳能吸收装置能提供卫星工作所需的部分能量。火箭升空4.传热学的应用电子器件电脑内,必须加强诸多芯片的散热芯片内空气流动换热示意图4.传热学的应用医药卫生传热学广泛应用于激光手术、肿瘤高温治疗、低温外科、移植器官冷冻储存、疾病热诊断等技术中。 1.2 热能传递的三种基本方式热量传递的三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。热传导（导热）（1）定义：物体各部分之间不发生相对位移时，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。（2）物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生（3）导热的特点：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量。（4）导热基体定律——傅里叶定律t dx?dt单位时间内通过dx微元层的导热热量与当地的温度变化率及平板面积成正比。Q0?x图1-2 通过平板的一维导热?：热流量，单位时间传递的热量[W]；q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量；A：垂直于导热方向的截面积[m2]；?：导热系数（热导率）[W/( m K)]。傅里叶定律的物理意义傅立叶定律又称导热基本定律，上式是一维稳态导热时傅立叶定律的数学表达式。通过分析可知： （ 1 ）当温度 t 沿 x 方向增加时， ， 而 q ＜0，说明此时热量沿 x 减小的方向传递； （ 2 ）反之，当 时， q＞0 ，说明热量沿 x 增加的方向传递。导热系数λ表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，与材料物性与种类有关，单位： W/m?K 。 不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。（5） 导热系数(6) 一维稳态导热及其导热热阻 dxt稳态 ? q = consttw1Fourier定律改写成：?dt两边积分：tw2Q0?xQ单位导热热阻导热热阻2. 热对流（1）定义流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、