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1、传热学基本知识第1页，本讲稿共14页在日常生活和生产实践中，会遇到大量传热的现象。传热学是在日常生活和生产实践中，会遇到大量传热的现象。传热学是研究热量传递规律的一门技术学科，通过分析传热现象，解决工研究热量传递规律的一门技术学科，通过分析传热现象，解决工程中的增强和削弱传热问题，以实现能源的合理使用。程中的增强和削弱传热问题，以实现能源的合理使用。凡是有温凡是有温度差别的地方就一定有热量的传递，热量总是自动地由高温物体传度差别的地方就一定有热量的传递，热量总是自动地由高温物体传向低温物体。向低温物体。热传递有三种基本方式：即导热，对流换热和热辐射。热传递有三种基本方式：即导热，对流换热和热辐
2、射。第2页，本讲稿共14页2.1 稳定传热的基本概念稳定传热的基本概念2.1.1温度与热量温度与热量1.温度：表示物体冷热程度的物理量温度：表示物体冷热程度的物理量绝对温标：绝对温标：T摄氏温标：摄氏温标：t T=t+2732.热量：物体吸收或放出热能的多少热量：物体吸收或放出热能的多少单位：焦耳单位：焦耳2.1.2传热的基本方式传热的基本方式第3页，本讲稿共14页导热导热导热是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠物质分子、原导热是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。在地球引力范子及自由电子等微观粒子的热运动而
3、进行的热量传递现象。在地球引力范围内，围内，单纯的导热只能发生在密实的固体中。单纯的导热只能发生在密实的固体中。在导热过程中，导热在导热过程中，导热的热流量与壁两侧的温差成正比，与壁的厚度成反比，并与材料的热流量与壁两侧的温差成正比，与壁的厚度成反比，并与材料的导热性能有关。的导热性能有关。对流对流对流是依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处。与导热一对流是依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处。与导热一样，其也是传热的一种基本方式。但工程实际中所遇到的传热问样，其也是传热的一种基本方式。但工程实际中所遇到的传热问题，例如在传热的三个阶段中的第一个阶段和第三个阶段，往往题，例如在传热的三个
4、阶段中的第一个阶段和第三个阶段，往往是流体与固体壁面接触时的换热，在这种情况下，换热过程就不是流体与固体壁面接触时的换热，在这种情况下，换热过程就不单有流体的对流作用，同时伴随着导热，我们把导热和对流共同单有流体的对流作用，同时伴随着导热，我们把导热和对流共同存在的过程，称为对流换热过程。存在的过程，称为对流换热过程。第4页，本讲稿共14页热辐射热辐射通过以上对导热和对流换热过程的介绍，我们知道，无论导热和对通过以上对导热和对流换热过程的介绍，我们知道，无论导热和对流，都必须通过冷热物体的直接接触来传递热量，但热辐射则不同。流，都必须通过冷热物体的直接接触来传递热量，但热辐射则不同。热辐射是依
5、靠物体表面发射可见和不可见的射线来传递热量。热辐射是依靠物体表面发射可见和不可见的射线来传递热量。物物体表面每平方米每秒对外辐射的热量称为辐射力体表面每平方米每秒对外辐射的热量称为辐射力E，其大小与物体，其大小与物体表面性质和温度有关。表面性质和温度有关。第5页，本讲稿共14页2.2稳定导热稳定导热2.2.1单层平壁稳定导热单层平壁稳定导热热阻：热阻：R指热流通过平壁时遇到的阻力指热流通过平壁时遇到的阻力2.2.2多层平壁稳定导热多层平壁稳定导热第6页，本讲稿共14页材料名称热导率W/（m.K）材料名称热导率W/（m.K）铜铝钢不锈钢木材红砖383204约47290.120.230.58矿渣棉
6、玻璃棉珠光砂碳酸镁水空气0.040.0460.0370.0350.0260.038约0.580.023 常用材料的热导率表常用材料的热导率表第7页，本讲稿共14页2.3对流换热对流换热2.3.1特征特征自然对流自然对流受迫对流受迫对流2.3.2对流换热的计算对流换热的计算热阻形式：热阻形式：第8页，本讲稿共14页2.4辐射换热辐射换热2.5稳定传热过程及传热的增强与削弱稳定传热过程及传热的增强与削弱2.5.1稳定传热稳定传热第9页，本讲稿共14页假假设设两两侧侧的的流流体体温温度度为为tf1、tf2，壁壁两两侧侧的的对对流流换换热热系系数数分分别别为为1、2，壁壁两两侧侧的的温温度度分分别别为
7、为tw1、tw2，壁壁的的导导热热系系数数为为，壁壁厚厚为为，壁壁面面积积为为F，传传热热处处于于稳稳定定状状态态，因因为为壁壁的的长长度度和和宽宽度度远远远远大大于于壁壁厚厚，可可以以认认为为热热流流方方向向和和壁壁面面垂垂直直，则则沿沿着着传传热热过过程程列列出出三三个个阶阶段段的的热热流流量的计算式为量的计算式为q1(tf1 tw1)q/(tw1tw2)q2 (tw2tf2)K：传热系数：传热系数第10页，本讲稿共14页混凝土板厚为100mm，导热系数1.54W/(m)，两侧空气温度分别为t15和t230，换 热 系 数125W/(m2)，28W/(m2)，求单位面积上传热过程的各项热阻
8、、传热热阻、传热系数及热流通量。【解】单位面积各项热阻R1 0.04(m2/W)R2 0.065(m2/W)R3 0.125(m2/W)传热热阻为R R1 R2 R3 0.040.0650.1250.23(m2/W)传热系数为K 4.35W/(m2)热流通量为qKt4.35(305)109(W/m2)第11页，本讲稿共14页求房屋外墙的散热量q以及它的内外表温度tw1和tw2。已知外墙厚度=360，室外温度tf1=-10，室内温度tf2=18，墙的导热系数=0.61W/m，内表面换热系数1=8.7W/，外表面换热系数2=24.5 W/第12页，本讲稿共14页夏季在维持夏季在维持20 的室内，穿单衣感到舒适，而冬季在保持同的室内，穿单衣感到舒适，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿毛衣，试从传热的观点分析其原因。冬样温度的室内却必须穿毛衣，试从传热的观点分析其原因。冬季挂上窗帘布后觉得很暖和，原因何在？季挂上窗帘布后觉得很暖和，原因何在？第13页，本讲稿共14页2.5.2传热的增强和削弱增强传热的途径：1.扩展传热面2.改变流动状况3.使用添加剂改变流体的物理性质4.改变表面状况5.改变换热面的形状、大小6.改变能量传递方式7.靠外力产生震荡，强化换热削弱传热的方法：1.覆盖热绝缘材料2.改变表面状况第14页，本讲稿共14页