第4章 三种方式.ppt

3.分类 黑体是一种理想物体，它的辐射能力只与温度有关 （4）改变暖气管中的水速或把铸铁管换成铜管可否显著强化换热？ （5）要及时清除冰箱内的结霜 （6）家用热得快要及时清除水垢 （7）冬天，屋顶结霜或积雪有利于房屋保暖 蒸汽动力装置 热设计 热控制 工程热力学研究“量”和“质”的变化，而不考虑过程所需要的时间； 工程热力学主要研究可逆过程，而不考虑过程中的势差； 工程热力学不考虑不同时刻、不同地点工质温度的变化。 Heat Transfer 第四章 热量传递的 基本理论 §4-1 热量传递的 三种基本方式 一、热传导（简称导热，Heat Conduction） 1.定义：温度不同的物体各部分或温度不同的两物体接触时，在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产生的热量传递现象。 2.特点 ①有温差存在 ②物体各部分之间不发生宏观位移 ③依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动 ④物质的固有本质（只要存在温差，在固体、液体、气体中均会发生导热现象） 3.热流量的计算 tw2 tw1 热流密度 导热系数? 热流量 二、热对流（Thermal convection） 1.定义：流体中，温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递现象。 仅能发生在流体中 流体宏观运动+流体导热(流体中各部分温度不同，必然拌有分子不规则热运动而传递的热量) 2.特点 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（工程上感兴趣） Convective Heat Transfer 对流换热按照不同的原因可分为多种类型 流动起因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。 是否相变，分为：相变对流换热和无相变对流换热。 4.基本计算式—(Newton’s Law of Cooling) ① A :与流体接触的壁面面积 ② 约定对流换热量永远取正值 h：表面传热系数，是表征对流换热过程强弱的物理量。不是物性参数，与很多因素有关(流体种类，表面形状，流体速度大小等) 流动方式：强制对流自然对流 介质：水空气 相变：有相变无相变 水蒸气凝结有机蒸汽凝结 convective heat transfer coefficient P.109 表4-1 三、热辐射（Thermal Radiation） 1.定义 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射：物体由于热的原因向外发出的辐射。 辐射换热：物体之间以热辐射的形式交换热量。 2.特点 ①不需要冷热物体的直接接触。即：不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量，而且最有效。 ②在辐射换热过程中伴随着能量的转移和能量形式的转换，物体热力学能 电磁波能 物体热力学能。 ③动态平衡 3.计算式 ①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的物体。 ②黑体向外辐射热流量计算式 （Stefan-Boltzmann） 物体的温度越高、辐射能力越强 ③实际物体向外辐射热流量计算式 发射率(emissivity≤1)：与物体的种类、表面状况、温度有关 ④ 辐射表面传热系数 复合换热表面传热系数 h1, tf1 h2, tf2 暖气管道散热 四、传热过程和传热系数 换热器的结构图 传热过程定义 热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中的过程称为传热过程。 h1, tf1 h2, tf2 传热方程式 k —传热系数，表示整个传热过程的强弱，单位是 分析：该传热过程包含着的三个串连环节：(1)高温流体侧的对流换热；(2)通过壁面的导热；(3)低温流体侧的对流换热。 通过平壁传热过程的分析 在稳态情况下，由上面三个式子计算的热流量应是相等的。 h1, tf1 h2, tf2 δ tw2 tw1 与传热方程式相对应，可以得到在该传热过程中传热系数的计算式。 热阻的概念 通过平壁导热的热阻 t2 t1 U t1 t2 定义 h1, tf1 h2, tf2 δ tf1 tw2 tw1 tf2 思考题 （1）冬天，白天太阳下晒过的棉被，晚上盖起来 很暖和，而且晒时经过拍打以后，效果更加明显。？ （2）冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感到更冷些？ 58 W/m2 热 232 W/m2 舒服 696 W/m2 凉快 928 W/m2 冷 （3）夏天在维持20度的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬天在保持22度的室内工作，必须穿绒衣才觉得舒服。为什么？