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1、传热学 Heat Transfer,主 要 内 容 传热学基本内容复习 传热学在科学技术中的应用,传热学 Heat Transfer,导 热,一 导热的定义及特点,物体各部分之间不发生相对位移时，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。,定义,特点,传热学 Heat Transfer,二 傅立叶（Fourier）导热定律,一般表达式,物理含义,关键,关键,传热学 Heat Transfer,三 导热系数（conductivity）,含义,四种典型物质的导热系数值,铜(copper) 钢(steel) 水(water) 空气(air),400,40,0.6,0.026,传热
2、学 Heat Transfer,四 导热微分方程,传热学 Heat Transfer,五 定解条件,初始条件,边界条件,传热学 Heat Transfer,六 简单一维稳态导热的分析解,如何判断是一维问题,求解方法,定性分析,直接求解导热微分方程,对傅立叶导热定律直接积分,传热学 Heat Transfer,七 通过肋片的稳态导热,如何简化成一维问题？,微分方程及定解条件,通过肋片的散热量,等效热源法,热平衡法,肋片效率分析、套管温度计测温误差分析,传热学 Heat Transfer,八 非稳态导热,基本概念,集总参数法,一维非稳态导热,热扩散率,吸热系数,Bi数,两个阶段,时间常数,传热学
3、Heat Transfer,九 导热问题的数值解法,稳态问题,非稳态问题,热平衡法建立节点离散方程的方法,显式格式和隐式格式的优缺点,传热学 Heat Transfer,对 流 换 热,一 什么是对流换热？,对流,对流换热,流体流过温度不同的固体壁面时的热量传递过程,特点,传热学 Heat Transfer,牛顿冷却公式,分类,影响对流换热的因素,典型条件下表面传热系数的数量级（表1-1）,传热学 Heat Transfer,二 单相对流换热,基本概念,对流换热的控制方程,流动边界层及热边界层,边界层方程,相似原理及其应用,常用的无量纲准则数（特征数）及其物理含义,传热学 Heat Trans
4、fer,各种流动型式的物理特点,实验关联式,外部流动,内部流动,自然对流,混合对流（概念性理解）,三大基本量的选取 适用范围 修正（为什么？）,传热学 Heat Transfer,三 凝结换热,膜状凝结与珠状凝结,简化假设,思路,Nusselt膜状凝结分析解,关联式,横管和竖直壁面,影响凝结换热的主要因素及强化,传热学 Heat Transfer,四 沸腾换热,大容器饱和沸腾曲线,临界热流密度及其工程指导意义,影响沸腾换热的主要因素及强化,传热学 Heat Transfer,辐 射 换 热,一 热辐射的基本概念,电磁波谱,可见光、红外线 太阳辐射 一般工业温度范围 波长与温度的关系,吸收、反射
5、、透射,固体、液体 气体,传热学 Heat Transfer,黑体的概念和作用,黑体辐射的基本定律,Stefan-Boltzmann定律 Planck定律 Wien位移定律 Lambert定律,传热学 Heat Transfer,漫射表面 灰体的概念 基尔霍夫定律 实际物体表面简化的可行性,实际物体的辐射吸收特性,二 辐射换热的计算,定义 性质 计算,角系数,传热学 Heat Transfer,投入辐射、有效辐射,任意两表面之间辐射换热,传热学 Heat Transfer,多表面系统辐射换热,表面辐射热阻和空间辐射热阻 画网络图的方法 表面净辐射换热量和任意两表面之间的辐射换热量 两种特殊情形
6、 黑体、重辐射面,传热学 Heat Transfer,遮热板,遮热板的工作原理 遮热板的应用 如何进一步提高遮热板的遮热效果 提高测温精度,气体辐射,特点 温室效应,传热学 Heat Transfer,换 热 器,传热学 Heat Transfer,一 传热过程的分析和计算,传热过程,总传热系数,传热过程的辨析,传热学 Heat Transfer,总传热系数的计算,传热学 Heat Transfer,换热表面的温度工况,强化传热应从热阻最大的环节入手,强化传热的突破口,临界绝缘直径,电气工程,动力保温管道,传热学 Heat Transfer,换热器的定义、型式、特点,二 换热器的型式及平均温差
7、,简单顺流和逆流的平均温差的计算,传热学 Heat Transfer,简单顺流和逆流的定性温度分布,温差大的地方温度变化剧烈,其它复杂流动布置的平均温差的计算,一些特殊情况,传热学 Heat Transfer,设计计算和校核计算,三 换热器的热计算,利用平均温差法进行换热器的设计计算,所依据的方程,传热学 Heat Transfer,步骤, - NTU 法,有关概念,与平均温差法比较,污垢热阻,传热学 Heat Transfer,必要性,四 Wilson 图解法,思想,概念性理解,五 隔热保温技术,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,Question 2：
8、炉膛四周的水冷壁管在熊熊烈火（1700K）下怎么不会烧坏？,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,易积雪、易结冰，为什么？,Question 5,传热学 Heat Transfer,传热学在科学技术中的的应用,各种热交换设备的合理设计与正常运行,开发强化换热手段，提高设备的紧凑性,研究有效冷却方法，保证设备安全经济运行,设计绝热工程，开发绝热技术,制造与运行过程中温度场与热应力的控制,传热学 Heat Transfer,合理利用能源，开发新能源,农、林、食品等工业中多孔介质的传热,生物、医学中的传热问题,在发展科学测试仪器中
9、的应用,高新技术不断向传热学提出新的挑战,传热学 Heat Transfer,生 物 流 体 与 传 热,生物芯片（biochip）,肿瘤热疗,血液动力学（Hemodynamics）,传热学 Heat Transfer,血液动力学（Hemodynamics）,传热学 Heat Transfer,动脉瘤颈夹闭术：用特制的动脉瘤夹将瘤颈夹闭，阻断动脉瘤的血液供应，将动脉瘤排除在血循环之外，既避免发生再出血，又保持载瘤动脉通畅，维持脑组织正常血供。 缺点：手术创伤大、出血多，病人卧床时间长，恢复慢，并且某些部位的颅内动脉瘤夹闭手术难以企及。,传热学 Heat Transfer,动脉瘤血管内微创介入治
10、疗,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,高新技术不断向传热学提出新的挑战,一 微时间传热过程 micro-time-scale Heat Transfer,背景,激光脉冲加工技术,时间极短：纳秒到皮秒（10-9 10-12 s) 功率很大：可达GW（109W）,特点,描述,传热学 Heat Transfer,激光应用的时间与强度图谱,传热学 Heat Transfer,二 微尺度传热 micro-scale Heat Transfer,流动特征尺度小,MEMS,NEMS,无论实验还是理论分析，微米、纳米传热学是目前国际传热
11、界的研究热点，大有可为。,特点,传热学 Heat Transfer,气体流动按 数大小的分类(钱学森，1946)： 连续介质区,过渡区,自由分子流,速度滑移、温度跳跃区,传热学 Heat Transfer,二 微尺度传热学的机理研究,连续介质模型,不连续介质模型,973项目子课题不连续介质中的传热传质建模及其实验研究的负责单位。,Navier-Stokes方程滑移边界条件,直接模拟 Monte Carlo法、格子Boltzmann 方法、分子动力学模拟(MD),传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,counter-flow micro heat exchanger plate was structured by a photoetching technique,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,传热学 Heat Transfer,所研究问题的几何尺度范围之广跨20个数量级,传热学 Heat Transfer,所研究问题的时间尺度范围之宽也跨20个数量级,传热学 Heat Transfer,202.117.28.80,Website:,传热学 Heat Transfer,祝大家 取得优异的成绩！,
