文档介绍：传热学
(Heat Transfer)
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
Fundamentals of Heat Transfer, by F. P. Incropera, . 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
(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院传递,如果没有能量形式的转化,则始终是守恒的
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
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?
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?
(2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题
(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
1 导热(热传导)(Conduction)
热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。
(1)定义:指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时,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
(2)物质的属性:可以在固体、液体、气体中发生
(3)导热的特点:a 必须有温差;b 物体直接接触;c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量;d 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中。
(4)导热的基本定律:
1822年,法国数学家Fourier:
上式称为Fourier定律,号称导热基本定律,是一个一维稳态导热。其中:
:热流量,单位时间传递的热量[W];q:热流密度,单位时间通过单位面积传递的热量;A:垂直于导热方向的截面积[m2];:导热系数(热导率)[W/( m K)]。
图1-2 一维稳态平板内导热
t
0
x
dx
dt
Q