《传热原理课件》课件.pptVIP

*******************传热原理传热是工程热力学的重要组成部分。它是研究热量传递过程的学科。课程介绍课程概述本课程介绍传热学的基本原理，包括传热方式、传热过程分析、传热系数计算、传热设备设计等。学习目标掌握传热学的基本概念和理论，能够分析和解决实际工程问题中遇到的传热问题，并为后续相关课程学习打下基础。课程内容本课程主要包括热传导、对流传热、辐射传热、传热换热设备设计等内容。教学方法课堂讲授、课后作业、实验实践等教学方法相结合。传热的基本概念1热量传递热量从高温物体传递到低温物体，直至两者温度一致。2传热方式传热主要有三种方式：热传导、对流传热和辐射传热。3传热强度传热强度是指单位时间内通过某个面积的热量，也称为热流密度。4传热系数传热系数反映了不同传热方式下传热速率的差异。热传导的基本定律傅里叶定律热量传递速率与温度梯度成正比。热流密度单位面积的热量传递速率。热导率材料的热传导能力。稳态热传导方程1傅里叶定律热流密度与温度梯度成正比2能量守恒热量流入等于热量流出3偏微分方程描述温度随时间和空间变化稳态热传导方程是描述物体内部温度分布的数学模型。它是基于傅里叶定律和能量守恒原理建立的。该方程是一个偏微分方程，可以用于求解不同边界条件下的温度分布，进而预测热量传递的速率。一维稳态热传导1热流方向热量沿单一方向流动，例如沿一根圆柱形棒材的长度方向。2温度梯度温度沿热流方向线性变化，即温度梯度保持恒定。3傅里叶定律热流速率与温度梯度成正比，比例系数为导热系数。二维稳态热传导定义在二维空间中，温度只与两个空间坐标有关，不随时间变化的热传导称为二维稳态热传导。应用二维稳态热传导广泛应用于各种工程问题中，例如建筑物墙壁的热传导、电子设备的散热以及高温管道的设计。求解方法二维稳态热传导问题的求解可以使用解析方法、数值方法或实验方法。边界条件二维稳态热传导问题的边界条件可以是固定温度、固定热流或对流边界条件。三维稳态热传导三维稳态热传导是指在三维空间中，温度场不随时间变化的热传导现象。三维稳态热传导问题的求解通常需要使用数值方法，如有限元法或有限差分法。1三维热传导方程描述三维空间中温度场变化的偏微分方程。2边界条件定义三维物体表面的温度或热通量。3数值方法利用计算机进行数值计算，求解三维热传导方程。4温度场分布最终得到三维物体内部的温度分布图。瞬态热传导1温度随时间变化温度场随时间变化的热传导2非稳态热量传递过程中温度随时间变化3热量积累物体内部存在热量积累或释放瞬态热传导是指温度随时间变化的热传导过程。与稳态热传导不同，瞬态热传导是温度随时间变化的非稳态过程，热量传递过程中物体内部存在热量积累或释放。对流传热流体运动传热流体运动导致的热量传递，可分为强制对流和自然对流。强制对流外部作用力驱动流体运动，例如风扇或泵。自然对流流体密度变化导致的浮力驱动流动，如热气球。对流换热系数定义对流传热过程中，流体与固体表面之间单位面积的热量传递速率影响因素流体性质、流速、固体表面形状、尺寸和温度等单位瓦特每平方米每开尔文(W/m2K)强制对流换热流体流动强制对流是指流体在外部驱动力（如风机、泵）的作用下流动，导致热量传递。流动速度和流体性质会显著影响换热速率。换热过程流体流动加速热量传递。热量从温度高的物体转移到温度低的物体。应用场景广泛，包括空调系统、汽车发动机、电气设备等。自然对流换热热气球热气球利用热空气密度比冷空气低，从而产生上升浮力，实现上升。夏季热对流地面吸收太阳辐射热量，温度升高，空气膨胀，密度降低，热空气上升。冬季冷对流地面温度较低，冷空气密度高，下降，形成冬季冷空气。山谷风山谷白天温度高，热空气上升，夜晚温度低，冷空气下降，形成山谷风。辐射传热电磁波形式物体以电磁波的形式传递热量。热量传递的强度和速率取决于物体的温度、表面性质以及周围环境的温度。真空环境辐射传热不需要介质，可以在真空中发生。太阳辐射就是辐射传热的一个典型例子。辐射强度辐射传热的强度与温度的四次方成正比，也就是说温度越高，辐射强度越大。辐射定律斯特藩-玻耳兹曼定律描述黑体辐射能量与温度之间的关系，辐射能与绝对温度的四次方成正比。普朗克黑体辐射定律描述不同波长下黑体辐射能量的分布，用于计算黑体在特定波长下的辐射能量。黑体辐射黑体假设一种理想物体，它可以完全吸收所有波长的辐射能量，并且也能发射所有波长的辐射能量。太阳太阳是一个近似黑体的物体，它发射的辐射能量几