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传热学作业题PPT课件

CATALOGUE目录传热学基本概念与原理导热问题分析与计算对流换热问题探讨与计算辐射换热原理及应用传热过程综合分析与优化作业题解答与讨论环节

01传热学基本概念与原理

传热学定义及研究对象传热学定义研究热量传递规律的科学，主要探讨物体内部或物体之间热量传递的过程、机理和计算方法。研究对象包括导热、对流换热和辐射换热三种基本传热方式，涉及固体、液体和气体等多种介质。

热量传递三种基本方式导热物体内部或相互接触的物体之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。对流换热流体（气体或液体）与固体壁面之间，由于流体的宏观运动而引起的热量传递过程。辐射换热物体通过电磁波传递能量的方式，不需要任何介质，可以在真空中进行。

物体各点的温度不随时间变化而变化的传热过程。在稳态传热过程中，流入和流出系统的热量相等，系统处于热平衡状态。物体各点的温度随时间变化而变化的传热过程。在非稳态传热过程中，流入和流出系统的热量不相等，系统处于非热平衡状态。稳态与非稳态传热过程非稳态传热过程稳态传热过程

建筑节能建筑围护结构的保温、隔热设计，以及采暖、空调系统的能效分析，都需要传热学知识支持。新能源领域太阳能热利用、地热能开发等领域，涉及到热量的吸收、传递和转换过程，需要传热学知识指导。航空航天工程飞行器的热防护设计、发动机冷却系统设计等，都需要运用传热学原理进行分析和优化。热工设备设计如锅炉、换热器、散热器等的设计，需要利用传热学原理进行热效率分析和优化。传热学在实际工程中的应用

02导热问题分析与计算

傅里叶定律描述热量在物质中传递的基本规律，即单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比。热流密度定义表示单位时间内通过单位面积的热流量，具有方向性。导热微分方程描述物体内部温度分布与时间和空间关系的偏微分方程。导热基本定律及数学表达式

解析法通过求解导热微分方程得到温度分布的解析解，适用于简单几何形状和边界条件。图解法利用等温线图或热流线图表示温度分布和热量传递路径，直观易懂。数值法采用有限差分、有限元等数值计算方法求解导热问题，适用于复杂几何形状和边界条件。一维稳态导热过程求解方法030201

多层平壁稳态导热分析多层不同材料组成的平壁在稳态导热过程中的温度分布和热流密度，采用热阻串联模型进行计算。圆筒壁稳态导热分析圆筒壁内外表面温度、热流密度以及壁内温度分布，采用对数平均温差法进行计算。多层平壁和圆筒壁稳态导热分析

物体内部温度分布随时间变化的导热过程。非稳态导热定义将物体视为一个集中质量的热容，忽略内部温度梯度，适用于小尺寸物体或短时间内的非稳态导热过程。集中参数法考虑物体内部温度梯度和热流密度的变化，采用偏微分方程描述非稳态导热过程，适用于大尺寸物体或长时间内的非稳态导热过程。分布参数法非稳态导热过程简介

03对流换热问题探讨与计算

03影响对流换热的因素流体物性、流动状态、壁面条件等。01对流换热定义流体与固体壁面之间的热量传递过程。02对流换热分类自然对流和强迫对流。对流换热基本原理及分类

相似原理两个物理现象相似，则它们的同名准则数相等。准则数在对流换热中的应用如努塞尔数Nu、雷诺数Re、普朗特数Pr等。量纲分析方法通过量纲分析，可以找出影响对流换热的无量纲准则数。相似原理和量纲分析方法在对流换热中应用

自然对流换热特点由温差引起的密度差驱动流动。自然对流换热计算实例如大空间自然对流、有限空间自然对流等。自然对流换热计算方法一般采用经验公式或实验关联式进行计算。自然对流换热计算方法

强迫对流换热特点强迫对流换热实验关联式由外部力（如风扇、泵等）驱动流动。强迫对流换热实验关联式通过实验得出的关于Nu、Re、Pr等准则数之间的关系式。可用于计算各种强迫对流换热问题，如管内强迫对流、平板强迫对流等。强迫对流换热实验关联式应用

04辐射换热原理及应用

物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热辐射定义基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩位移定律、斯特藩-玻尔兹曼定律。热辐射基本定律热辐射基本概念和定律

黑体辐射能够吸收所有波长的辐射能的物体，称为黑体。黑体辐射是指黑体发出的热辐射。灰体假设灰体是指能够吸收所有波长的辐射能，但发射率小于1的物体。灰体假设是传热学中的一种理想化模型，用于简化计算。黑体辐射和灰体假设

辐射换热计算方法通过计算两个物体之间的辐射换热量，可以确定它们之间的热交换情况。计算方法包括角系数法、辐射网络法等。辐射换热量的计算辐射换热系数是描述物体之间辐射换热能力的重要参数，可以通过实验或理论计算得到。辐射换热系数的确定

太阳能是一种清洁、可再生的能源，通过利用太阳能热水器、太阳能光伏发电等技术，可以实现节能减排。太阳能利用在建筑设计中，通过采用合理的建筑布局、选用高性能保温材料和节能