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1、2020/7/23,第八章 绪 论,1.研究对象 工程热力学的研究对象： 热功转换的规律（基本定律、工质的热力学性质）； 传热学的研究对象： 由温差引起的热量传递的规律； 物体内的温度分布。,2.传热学的分类,稳态：,非稳态：,第二篇 传热学,热传导 (thermal conduction)；,热对流(heat convection)；,热辐射(thermal radiation)。,2020/7/23,8-1 热传导,导热：物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子、原子、自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。,特点：,平壁两表面维持均匀恒定不变温度；,平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化
2、；,平壁各处温度不随时间改变；,热量只沿着垂直于壁面的方向传递。,热流量Q：单位时间传过面积 A 的热量,: 材料的热导率（导热系数），表明材料的导热能力，W/(mK)。,大平壁的一维稳态导热,2020/7/23,8-1 热传导,热流密度 q,:单位时间通过单位面积的热流量,导热热阻,称为平壁的导热热阻，表示物体对导热的阻力，单位为K/W 。,热阻网络,2020/7/23,8-2 热对流,热对流：流体各部分之间发生相对位移，依靠冷热流体的相互掺混所引起的热量传递现象。 对流换热：流体和它所接触的固体壁面之间的热量传递方式。是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。,Q,牛顿冷却公式:, =
3、 Ah(tw tf),q = h(tw tf),2020/7/23,8-2 热对流,h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为对流换热系数），单位为W/(m2K)。,对流换热热阻：,称为对流换热热阻，单位为 W/K。,对流换热热阻网络：,2020/7/23,8-2 热对流,表8-1 一些表面传热系数的数值范围,2020/7/23,8-3 热辐射,辐射：物体向外发射电磁波称为辐射。物体因为热的原因向外发射电磁波，称为热辐射。 辐射换热：物体之间通过电磁波来传递热量，称为辐射换热。,电磁波的数学描述：,c 某介质中的光速, c=c0/n ,c0 =3.0 X 108 m/s 为真空中的光速; n 为
4、介质的折射率。, 波长, 常用m为单位, 1m = 10-6 m。, 频率, 单位 1/s。,2020/7/23,8-3 热辐射,电磁波的波谱：, 射线： 510-5 m,X射线： 510-7 510-2 m,紫外线： 410-3 0.38 m,可见光： 0.38 0.76 m,红外线： 0.76 103 m,无线电波： 103 m,微波： 5103 5106 m，可穿透塑料、玻璃、陶瓷制品，不能穿透金属，可加热水分子。,2020/7/23,8-3 热辐射,理论上热辐射的波长范围从零到无穷大 对于工业辐射(T2000K)：能量主要集中在0.38100 m之间 太阳辐射(T=5800K)：能量主
5、要集中在0.22 m波长范围 因此，热辐射的波长范围可认为是： 0.1100 m,热辐射的特点： 1).所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。发射热辐射时：内热能辐射能 2).所有实际物体都具有吸收热辐射的能力，物体吸收热辐射时：辐射能内热能； 3).热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播； 4).物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。,热辐射是热量传递的基本方式之一 。,2020/7/23,8-3 热辐射,影响辐射换热的主要因素： （1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。,注意： （1）热传导、热对流和热辐射
6、三种热量传递基本方式往往不是单独出现的； （2）分析传热问题时首先应该弄清楚有那些传热方式在起作用，然后再按照每一种传热方式的规律进行计算。 （3）如果某一种传热方式与其他传热方式相比作用非常小，往往可以忽略。,2020/7/23,8-4 传热过程简介,传热过程：指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。,传热过程由三个串联的传热环节组成: （1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热辐射换热）的方式传给壁面； （2）热量从一侧壁面以导热的方式传递到另一侧壁面； （3）热量从低温流体侧壁面以对流换热（或对流换热辐射换热）的方式传给低温流体。,2020/7/23,8-4 传热过
7、程简介,通过平壁的稳态传热过程,假设： tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；为常数,（1）左侧的对流换热,（2）平壁的导热,2020/7/23,8-4 传热过程简介,（3）右侧的对流换热,在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得,称为传热热阻,传热热阻网络：,2020/7/23,8-4 传热过程简介,传热系数k,将通过平板传热热流量的计算公式写成,k 称为传热系数，单位为 W/(m2K)，t为传热温差,2020/7/23,小结,重点掌握以下内容： （1）热传导、热对流、热辐射三种热量传递基本方式的机理及特点； （2）热流量、热流密度、导热系数、对流换热、表面传热系数、传热系数、热阻等基本概念； （3）灵活运用平壁的一维稳态导热公式、对流换热的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传热过程计算公式进行相关物理量的计算,2020/7/23,作业,
