传   热   学  参       考        书 教材: 《传热学》 杨世铭、陶文铨编著，第三版 《传热学》 戴锅生，第二版 《数值传热学》 陶文铨编著 《对流换热》 V. S. 阿巴兹 《凝结和沸腾》施明恒等编著 《辐射换热》 余其铮编著  Heat Transfer (2nd Edition),  by Anthony F. Mills  Heat Transfer ,  by  max.book118.coman  Fundamentals of Heat Transfer,  by F. P. Incropera, D.P. DeWitt          考 核 方 法 平时成绩: 30%  (包括：上机、实验、出勤及作业)  期末考试: 70%  第一章 绪 论 §1-0 概 述  1. 传热学（Heat Transfer）  (1) 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递           的机理、规律、计算和测试方法 3 传热学应用实例     自然界与生产过程到处存在温差 ? 传热很普遍                   (2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题 1 导热（热传导）(Conduction) 例    题   1-1 例题 1-1  一块厚度δ=50 mm 的平板，两侧表面分别维持在   —— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。 (6) 对流换热热阻： (5) 辐射换热的特点 a 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 b 在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换      物体热力学能  电磁波能  物体热力学能 c 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相   互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物   体辐射给高温物体的能量；总的结果是热由高温传到低温 例   题     1-2  一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径d=583 mm，外表面实测平均温度及空气温度分别为                            ，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K), 保温层外表面的发射率 a   k 越大，传热越好。若要增大 k，可增大 §1-3 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 (max.book118.comes,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；max.book118.coml, 1954年；max.book118.comnheim,1956年) 数值传热学 （1970年） 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 例：四川某化某化工厂技术改造。 分析主要热阻，不要本未颠倒。 * *       （Heat Transfer）  (2) 热量传递过程的推动力：温差         热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给         低温热源  ?  有温差就会有传热  ? 温差是热量         传递的推动力          2. 传热学与工程热力学的关系 (1)  热力学         +        传热学 = 热科学(Thermal Science)         ?                                       系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。          ? 关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。 热力学：  传热学： 水，M2 20oC 铁块, M1 300oC 图1-1  传热学与热力学的区别 (2)  传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即? 始终从高温热源向低温热源传递，如果没有能量形式的转化，则? 始终是守恒的  b  夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？ c  北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？ (1) 日常生活中的例子： a  人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？ (3) 几个特殊领域中的具体应用 a  航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术… b  微电子：电子芯片冷却 c  生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器               官的冷冻保存 d  军    事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 e  制    冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温              水源热泵 f  新 能 源：太阳能；燃料电池 4  传热过程的分类 按温度与时间的依变关系，可分为稳态和非稳态两大类。 §1-1 热量传递的三种基本方式 热量传递的三种
传热学-第一章.ppt