传热学-第1章-绪论VIP免费

传热学第1章绪论第1章绪论内容要求：传热学的研究内容；热量传递的三种基本方式；传热过程和传热系数；传热学的发展简史；传热学的研究方法。1.传热学（heattransfer）是研究由温差引起的热量传递规律的科学。1.1传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用1.1.1传热学的研究内容1.1.2传热学研究中的连续介质假设假设所研究的物体中的温度、密度、速度、压力等物理参数都是空间的连续函数。说明气体：要求被研究物体的几何尺寸远大于分子间的平均自由程。1.1.3传热学与工程热力学的关系最根本的区别：工程热力学研究处于平衡状态的系统；传热学研究有温差存在时的热量传递规律。相互联系：工程热力学的基本理论：热力学第一定律，热力学第二定律是进行传热研究的基础。•研究平衡体系。计算钢棒在冷却过程中散失的热量。•钢棒和水组成的系统最终的平衡温度。•需要多长时间才能达到平衡状态，即热传播的速率。•达到平衡状态前某一时刻钢棒的温度是多少？即钢棒和水的温度随时间的变化规律。水桶内灼热钢棒的冷却过程举例灼热钢棒冷却灼热钢棒冷却热力学分析传热学分析1.1.4传热学在科学技术各个领域中的应用（1）强化传热；在一定条件下增加所传递的热量。（2）削弱传热：在一定温差下使热量传递减到最小。（3）温度控制：保证设备安全经济运行等。例如：室内暖气片的散热，电器设备，电子元件的散热等。例如：建筑物的隔热保温，暖水瓶的保温等。例如：工件加热冷却熔化凝固过程中温度场的控制等，可归纳为三种类型的问题：暖气片散热散热风扇纳米玻璃隔热涂料暖水瓶保温返回舱防热外壳1.2热量传递的三种基本方式•热传导（conduction）•热对流（convection）•热辐射（radiation）热量传递的三种基本方式：加热炉炉墙的导热暖气片周围气体的对流太阳辐射1.定义：物体的各部分之间不发生宏观相对位移时，依靠物体内部分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递过程。无论固体，液体和气体，只要有温度差，在接触时就会发生导热现象。单纯的导热，只能发生在密实的固体中。1.2.1热传导（conduction）说明2.一维稳态导热的傅里叶定律（Fourier’slawofone-dimensionalsteadystateheat-conduction）考察两个表面均维持均匀温度的大平板导热一维稳态导热的傅里叶定律：22121/mWttxdtdAqWttAxdtdAwwwwδtw1t(x)tw2xt0大平壁的稳态导热δtw1t(x)tw2xt0大平壁的稳态导热Φ法国数学—物理学家Joseph.Fourier（1768-1830）一维稳态导热Ф—热流量（heattransfer-rate）单位时间通过给定面积传递的热量。W,kW式中：λ—导热系数（thethermalconductivity）反映了材料的导热能力。W/(m.K)2/mWAqWxdtdAq—热流密度（heatflux）单位时间通过单位面积传递的热量。W/m2dt/dx—热流方向上的温度梯度。负号的含义温度梯度的方向？热量传递的方向？A—与热量传递方向相垂直的平板面积。1.热对流和对流换热（1）热对流是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移时，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。（2）对流换热（convectionheattransfer）流体流过与之接触的固体表面时，流体与固体表面之间由于存在温度差所发生的对流和导热联合起作用的热量传递现象。流动方向twwall平壁上的对流换热u∞u平壁上的对流换热tfΦt流动方向twwall平壁上的对流换热u∞u平壁上的对流换热tfΦt平壁表面的传热机理1.2.2热对流（convection）2.牛顿冷却公式（Newton’slawofcooling）2/)()(mWthtthqWtthAfwfw式中：h—对流换热的表面传热系数。W/m2.K（theconvectionheattransfercoefficient）t—壁面及流体间的总温差。A—换热表面积。英国数学家，科学家，哲学家牛顿IsaacNewton（1642年-1727年）3.对流换热的表面传热系数（1）其大小反映了对流换热的强弱。流体的物性：导热系数,粘度,密度,比热容等。流动的成因：自然对流,强制对流。流动的形态：层流,紊流。换热表面的形状、大小和布置。换热时流体有无相变：沸腾换热,凝结换热。（2）影响因素：（3）研究...