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1、2020 4 21 1 第一章热量传递的三种基本方式 1导热 一 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 1 条件 无相对位移 必须直接接触 2020 4 21 2 2 微观机理 气体 金属固体 非金属固体 液体 分子的热运动 自由电子的热运动 晶格的振动 介于气体和固体之间 二 傅利叶定律 单位时间内通过的导热热量与温度变化率及传热面积成正比 一维 2020 4 21 3 负号 热量传递方向与温度升高方向相反 称为导热系数 物性参数 表征材料导热性能优劣 热流密度 热流量 2020 4 21 4 例 一维稳态无
2、限大平板的导热 稳态过程 温度不随时间变化的热量传递过程 非稳态过程 温度随时间变化的热量传递过程 返回 无限大平板 对于长度和宽度远远大于厚度的长方体 2020 4 21 5 三 热阻分析法 1 自然界一切转移过程 2 电量转移过程 2020 4 21 6 3 热量转移过程 导热热阻 单位为 面积热阻 单位为 2020 4 21 7 2对流 一 定义 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程 1 对流 2 对流换热 二 分类 1 有无相变 无相变对流 凝结和沸腾对流 2 成因 自然对流 强制对流 由密度差引起的 由泵 风机等压力设备引起的流体流动 流体中 气体或液体 温度不同的各部分之间 由于
3、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 2020 4 21 8 三 牛顿冷却公式 称为表面传热系数 非物性参数 2020 4 21 9 四 表面传热系数的影响因素 h的大小反映对流换热的强弱 与以下因素有关 1 流体的物性 导热系数 粘度 密度 比热容等 2 流体流动的形态 层流 紊流 3 流动的成因 自然对流或强制对流 4 物体表面的形状 尺寸 5 换热时流体有无相变 沸腾或凝结 2020 4 21 10 表1一些表面传热系数的数值范围 2020 4 21 11 五 热阻分析法 2020 4 21 12 3辐射 一 定义 以电磁波形式传递能量的现象 1 辐射 2 热辐射 由热运动产生的 以电磁波形式传递能量的现象 二 黑体和实际物体发出辐射能 1 黑体 能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体 2020 4 21 13 2 四次方定律 黑体 3 实际物体 斯忒藩 玻耳兹曼常数 又称为黑体辐射常数 5 67 10 8W m2 K4 绝对温度 K 黑度 又称发射率 2020 4 21 14 三 辐射换热 1 定义 3 黑体间的辐射换热 物体间靠热辐射进行的热量传递 以无限靠近的黑体平板为例 2 特性 可在真空中传播 有能量转换 2020 4 21 15 4 实际物体的辐射换热 以无限靠近的实际平板为例 系统黑度 5 大空间小物体辐射换热 下角标1 小物体
