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1、传热学-绪论机械工程学院机械工程学院20 绪论1.热量传递的三种基本方式p导热p热对流与对流换热p热辐射与辐射换热2.换热过程机械工程学院3热量传递的三种基本方式-导热、对流、热辐射导热定义：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。固体:晶格振动，自由电子等气体：分子热运动。液体：未完全厘清微观机制机械工程学院4导热的特点l必须有温差；l物体直接接触；l依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量；l在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中。太空中加热食品?机械工程学院5导热所遵循的自然规律J.B.Biot&J.B
2、.Fourier发现：传递的热量F传递的热量Dt=(t1-t2)两端的温差L 长度A 横截面积ABt1t2100 0 F热流机械工程学院6导热所遵循的自然规律J.B.Biot&J.B.Fourier发现：传递的热量F传递的热量Dt=(t1-t2)两端的温差L 长度A 横截面积ABt1t2100 0 F热流机械工程学院7导热所遵循的自然规律J.B.Biot&J.B.Fourier发现：传递的热量F传递的热量Dt=(t1-t2)两端的温差L 长度A 横截面积ABt1t2100 0 F热流机械工程学院8热传导的Fourier定律考虑到C为物性，只取正值热流量热流密度J/s,WW/m2W/mK导热系数
3、：1维平板？机械工程学院910.2 对流换热热对流与对流换热定义：流体中（气体或液体）温度不同各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象，称为热对流。若热对流过程使具有质量流量G的流体由温度t1处流至温度t2处，则此热对流过程传递的热流量为：流体中有温差 对流换热必然同时伴随热传导,不是基本传热方式机械工程学院10(表面)对流换热对流换热：流体与固体壁面间的换热 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；必须有温差；由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层。机械工程学院11对流所遵循的自然规律-N
4、ewton冷却定律Newton发现：若换热是一个不随时间发生热变化的稳态过程：表面换热系数机械工程学院12关于表面换热系数”h”的讨论h 是物性吗？A改变吹气的速度大小数值，换热量改变吗？改变吹气的气体种类，换热量改变吗？改变固体表面的形状，换热量改变吗？BC水：空气：200 1 000 w/m2K20 100 w/m2K简单的公式形式只是把复杂性放在了对流换热系数上。机械工程学院1310.3 热辐射辐射热辐射定义：物体转化本身的热力学能向外发射辐射能的现象。辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递机械工程学院14热辐射(和辐射换热)的特点所有物体都具有辐射能力;不需要冷热物体的直接接触；即：不
5、需要介质的存在，在真空中就可以传递能量;在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换,物体热力学能电磁波能物体热力学能;无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量；总的结果是热由高温传到低温。机械工程学院15热辐射所遵循的自然规律-Stefen-Boltzman定律实验发现：高温物体发射“更多”的热量？10个100(373 K)铁块10个3 457 (3 730 K)铁块哪个更烫？机械工程学院16热辐射的黑度概念同温度的黑色表面铁块和抛光表面的铁块热辐射热量相同？F是不同的黑度，发射率e=1,绝对黑体同温度下，具有最大吸收和
6、辐射能量的物体。机械工程学院17辐射换热量F1F1机械工程学院18裂解炉/管式反应器顶顶顶顶1底部烧嘴裂解温度：ca 850 ca 1150 1500 侧壁烧嘴机械工程学院193.换热过程管壳式换热器管式加热炉机械工程学院20间壁式换热的换热过程机械工程学院21续(总)传热系数串联电阻模型机械工程学院224.关于传热阻力的讨论空气空气水水钢钢hw/mk20 100200 1 000dm10-210-2lw/mk5010-2/50空气水1/201/2001传热阻力对比25025管壳式换热器中固体热阻可以忽略机械工程学院23不同固体材质的传热阻力比较 木头珍珠岩铝钢钢l0.50.0525050比例100倍1000倍5倍110-2/50空气水1/201/2001传热阻力对比25025保温材料中，固体热阻足够大机械工程学院24热传递过程的例子A人体、生物体的换热过程油气井到炼油厂的换热过程B哪个过程的热阻大？机械工程学院25换热的工程问题与意义物料的加热和冷却1设备与管路的节能与保温2材料+操作工况热量(冷量)的回收与利用3机械工程学院26Homework查阅相关资料，估算石油输送过程中保温层的热阻数值。1写出热传递三种基本方式和公式，并指出其中各项的物理意义.(Fourier定律、Newton冷却定律和Stefen-Boltzman定律)。2The End！