《传热学基本知识》课件.pptVIP

**********************传热学基本知识传热学是一门研究能量传递的学科，探讨热量在不同介质或同一介质的不同部位之间的传递过程。该学科涉及热量传递的不同模式，包括传导、对流和辐射。什么是传热能量传递传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。温度差驱动传热是由温度差驱动的，热量总是从高温物体流向低温物体。三种主要方式传热主要有三种方式：热传导、对流和辐射。热传导的基本定律热传导定义热传导是热量通过物质内部的分子运动传递的方式。热量从高温区域传递到低温区域。热传导的条件热传导需要存在温度梯度，也就是温度差。热量总是从高温区域流向低温区域。热传导的应用热传导在许多工程领域都有应用，例如锅炉、热交换器、电子设备等。傅里叶定律热流密度热流密度是指单位时间内流过单位面积的热量，其方向与温度梯度方向相反。温度梯度温度梯度是指温度变化率，即温度变化量与距离变化量的比值。热传导系数热传导系数是材料的物理属性，反映了材料的导热能力。导热系数定义物质导热能力的指标单位瓦特每米开尔文(W/(m·K))影响因素材料的性质、温度、压力等意义预测热量传递速率，进行热量传递分析热传导方程1导热系数物体的导热能力2热源内部热量产生3温度梯度温度变化率4热流密度单位面积热量传递热传导方程描述了温度场随时间的变化，涉及热量在物体内部的传递。它是一个偏微分方程，包含了导热系数、热源、温度梯度和热流密度等参数。一维热传导一维热传导是指热量在单一方向上传输的现象。热量沿着温度梯度方向传递，从高温区域流向低温区域。1稳态传热温度不随时间变化2非稳态传热温度随时间变化3热阻材料阻碍热量传递稳态传热是指热量传递过程达到平衡状态，温度不再随时间变化。非稳态传热是指热量传递过程尚未达到平衡状态，温度仍在随时间变化。热阻是指材料对热量传递的阻碍作用，由材料的导热系数、厚度和面积决定。平板、圆柱和球体的热传导1平板热传导平板热传导是指热量在平板内部以热传导的方式进行传递的过程。2圆柱热传导圆柱热传导是指热量在圆柱体内部以热传导的方式进行传递的过程。3球体热传导球体热传导是指热量在球体内部以热传导的方式进行传递的过程。边界条件温度梯度描述物体表面温度变化率热通量描述单位时间内流过物体表面的热量传热系数反映物体表面与周围流体之间的热传递效率热对流热量通过流体运动传递，称为对流换热。流体运动可以是自然对流或强制对流。自然对流是指流体受温度差或密度差影响而产生的流动，例如空气对流和水对流。强制对流是指通过外部力量驱动流体流动，例如风机或泵。对流换热系数对流换热系数是表征对流换热强度的重要参数，其数值大小反映了流体与固体表面之间热量传递的快慢。对流换热系数的数值取决于流体的物理性质、流速、表面几何形状以及其他因素。100W/m2K典型单位10空气对流换热系数1000水对流换热系数10000沸腾对流换热系数自然对流11.温度差流体内部温度差导致密度差异，产生浮力。22.对流运动热流体向上运动，冷流体向下运动，形成对流循环。33.热量传递对流循环过程中，热量在流体中传递，实现热交换。44.常见现象生活中常见的例子包括：开水沸腾、暖气散热等。强制对流流体流动强制对流是通过外力驱动流体流动，例如风扇、泵或气流。增强传热强制对流比自然对流传热效率更高，因为它可以使流体以更高的速度流动，从而加快热量的传递。应用广泛强制对流广泛应用于各种工业和生活场景，例如空调系统、锅炉、发动机冷却系统等。热辐射基本概念电磁波形式热辐射以电磁波的形式传播，不依赖介质。温度影响物体的温度越高，辐射能量越大。波长范围热辐射的波长范围很广，包括可见光和红外线。黑体辐射定律黑体辐射定律描述了黑体在不同温度下辐射能量的分布规律。黑体是一种理想物体，它可以吸收所有波长的电磁辐射，同时也能在所有波长下发射辐射。黑体辐射定律表明，黑体的辐射能量与温度的四次方成正比，即：E=σT?。其中，E为黑体的辐射能量，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，T为黑体的绝对温度。各种物体的辐射特性黑体黑体是一种理想的物体，它可以吸收所有波长的辐射，同时也可以辐射所有波长的辐射。灰体灰体吸收和发射不同波长的辐射能力不同，但其吸收率和发射率与波长无关。选择性辐射体选择性辐射体吸收和发射特定波长的辐射，对其他波长的辐射则吸收或发射很少。辐射换热辐射换热不同温度的物体之间通过电磁波传递热能的过程称为辐射换热。太阳辐射太阳辐射是地球