传热过程及其强化.pdfVIP

传热过程及其强化

高学农

传热强化与过程节能教育部重点实验室

一、传热过程基础

热力学基本定律

•第一定律：能量守恒定律，第一类永动机

不可能制成。

•第二定律：热量不可能自动地由低温物体

传递到高温物体（克劳修斯），不可能制

造一个热机使其从高温热源吸取能量做

功，而不向低温热源放热（开尔文-普朗

克）。第二类永动机不可能制成。

•热力学没有解决的问题：

–能量是以何种方式传递和迁移

–传递和迁移的速率如何

–以及能量状态随时间和空间的分布如何

•传热学是研究热量传递规律的科学。

–分析各种具体的传热过程是如何进行

–探求工程及自然现象中热量传递过程的物理本质

三种基本的热量传递方式

•热传导

•热对流

•热辐射

•热传导

物体内部存在温差，无宏观位移，热量会从物

体的高温部分传到低温部分；

不同温度的物体互相接触时，热量在无物质转

移的情况下，从高温物体传递到低温物体。

借助于物质微观粒子的热运动而实现的热量传

递过程

19世纪初期毕欧

t−t•t1

QλA12

Δx

•Q

•t

2

•A

1822年，法国数学家傅里叶•0•x

∂t

q−λ

∂n通过无限大平板的导热

几种典型材料在20℃时的热导率数值

λ/W/(m⋅K)材料名称λ/W/(m⋅K)

材料名称

金属(固体）:松木(垂直木纹)0.15

纯银427松木(平行木纹)0.35

纯铜398冰(0℃)2.22

黄铜(70%Cu,液体:

30%Zn)109水(0℃)0.551

纯铝236水银(汞)7.90

铝合金(87%Al,13%Si)162变压器油0.124

纯铁81.1柴油0.128

碳钢(约0.5%C)49.8润滑油0.146

非金属(固体):气体:(大气压力)

石英晶体(0℃,19.4空气