传热学（林贵平）1传热学-第一章.ppt

近似地取管道的表面温度为室内空气温度， 于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为： 讨论： 计算结果表明， 对于表面温度为几上几十摄氏度的一类表面的散热问题， 自然对流散热量与辐射具有相同的数量级，必须同时予以考虑。 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 三种传热方式总结 传热方式 导热 对流 辐射 定义 微观粒子的运动而引起的热量传递 流动的流体与固体壁面之间的换热 以热辐射的形式进行的热量交换 基本定律 傅立叶定律 牛顿冷却定律 S—B定律 特点 导热系数是一个物性参数 对流换热系数是非物性参数，与流动及其它因素有关 不需要传热介质，是真空中唯一的热量传递方式 需解决的问题 确定温度分布 确定对流换热系数 确定角系数；实际辐射表面的发射和吸收 §1-3 传热过程和传热系数 1 传热过程的定义：两流体间通过固体壁面进行的换热 2 传热过程包含的传热方式： 导热、对流、热辐射 辐射换热、 对流换热、 热传导 图1－8 墙壁的散热 3 一维稳态传热过程中的热量传递 图1－9 一维稳态传热过程 忽略热辐射换热，则 左侧对流换热热阻 固体的导热热阻 右侧对流换热热阻 上面传热过程中传递的热量为： (1-10) 传热系数 ，是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。 传热系数 单位热阻或面积热阻 a k 越大，传热越好。若要增大 k，可增大 c h1、h2的计算方法及增加k值的措施是本课程的重要 内容 注意： b 非稳态传热过程以及有内热源时，不能用热阻分析法 §1-4 传热学发展简史 18世纪30年代工业化革命促进了传热学的发展 导热（Heat conduction） 钻炮筒大量发热的实验（B. T. Rumford, 1798年） 两块冰摩擦生热化为水的实验（H. Davy, 1799年） 导热热量和温差及壁厚的关系（J. B. Biot, 1804年） Fourier 导热定律 (J. B. J. Fourier , 1822 年） G. F. B. Riemann/ H. S. Carslaw/ J. C. Jaeger/ M. Jakob 对流换热 （Convection heat transfer） 不可压缩流动方程 （M.Navier,1823年) 流体流动Navier-Stokes基本方程 (G.G.Stokes,1845年） 雷诺数(O.Reynolds,1880年） 自然对流的理论解（L.Lorentz, 1881年） 管内换热的理论解（L.Graetz, 1885年；W.Nusselt,1916年） 凝结换热理论解 （W.Nusselt, 1916年） 强制对流与自然对流无量纲数的原则关系 （W.Nusselt,1909年/1915年） 流体边界层概念 （L.Prandtl, 1904年） 热边界层概念 （E.Pohlhausen, 1921年） 湍流计算模型 （L.Prandtl,1925年；Th.Von Karman, 1939年；R.C. Martinelli, 1947年） 热辐射及辐射换热(Thermal radiation) 黑体辐射光谱能量分布的实验数据(O.Lummer,1889年） 黑体辐射能量和温度的关系(J.Stefan and L.Botzmann,1889年） 黑体辐射光谱能量分布的公式 维恩公式（1896年）/Rayleigh-Jeans公式 能量子假说 （M. Planck,1900年）/光量子理论（A.Einstein,1905年） 物体的发射率与吸收比的关系（G.Kirchhoff,1859年/1860年） 物体间辐射换热的计算方法 （波略克，1935年；H.C.Hotel, 1954年；A.K.Oppenheim,1956年) 数值传热学 （1970年） 本章小结： 如果两个物体之间存在温差，则有热量的传递；热量传递的方式有三种：导热、对流和辐射； 传热学的核心问题是确定一定温差下单位时间、单位面积的传热量；通过分析影响传热量的因素，研究强化传热和隔热的措施； 为了确定传热量，对于三种传热方式，需要解决的问题是不同的：导热——温度场、对流——对流换热系数、辐射换热——发射和吸收、角系数； 在很多情况下，三种传热方式可能同时起作用，或某种方式起主导作用；一个传热过程由几个传热环节组成，不同传热环节的传热热阻串联，同一传热环节的传热热组并联。 本章小结： (1) 导热 Fourier 定律：(2) 对流换热 Newton 冷却公式：(3) 热辐射 Stenfan-Boltzmann 定律：