傳熱學(xué)基本知識

1、第2章傳熱學(xué)基本知識,教學(xué)目標(biāo),了解穩(wěn)定傳熱的基本概念； 理解穩(wěn)定導(dǎo)熱、對流換熱和輻射換熱的基本概念； 了解穩(wěn)定傳熱的過程及傳熱的增強(qiáng)與削弱,傳熱學(xué)是研究熱量傳遞過程規(guī)律的一門學(xué)科。 本章介紹傳熱的基本方式，分析導(dǎo)熱、熱對流和輻射的基本特性及應(yīng)用,21 穩(wěn)定傳熱的基本概念,一、溫度與熱量 1、溫度 定義：用來表示物體冷熱程度的物理量。 測量溫度的儀表：溫度計(jì)，玻璃管溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)等。 衡量溫度的數(shù)值標(biāo)尺：溫標(biāo)。 絕對溫標(biāo)：國際單位制規(guī)定的熱力學(xué)溫標(biāo)，符號T，單位K(開爾文)，中文代號“開”。 攝氏溫標(biāo)：工程實(shí)際常用一種溫標(biāo)，符號t，單位攝氏度，代號“”。 換算關(guān)系 ： T=

2、t+273.16 一般工程計(jì)算中：T=t+273,2、熱量 定義：物體吸收或放出熱能的多少。 熱量的單位 國際單位制中：J，kJ 工程單位制中：cal，kcal 換算關(guān)系 ：1kcal=4.19kJ 熱量與能量的區(qū)別： 我們可以說一個(gè)物體含有多少能量，但我們不能說它含有多少熱量。熱量是一個(gè)過程量，只有在物體通過熱傳遞交換熱能才談得上熱量。我們可以說一個(gè)物體放出多少熱量，吸收多少熱量,3、傳熱的基本方式 導(dǎo)熱 熱對流 熱輻射 4、穩(wěn)定傳熱的基本概念 穩(wěn)定傳熱 傳熱中溫度差保持一恒定值，即不隨時(shí)間有所變化。 不穩(wěn)定傳熱 傳熱中溫度差隨時(shí)間變化而變化。 本章無特別說明的傳熱現(xiàn)象都是指穩(wěn)定傳熱,22

3、穩(wěn)定導(dǎo)熱,一、定義 溫度不同的物體直接接觸，溫度較高的物體把熱能傳給溫度較低的物體，或在同一物體內(nèi)部，熱能從溫度較高的部分傳給溫度較低部分的傳熱現(xiàn)象。 二、計(jì)算公式 單層墻壁,t1t2，溫度恒定不變，熱能以導(dǎo)熱方式由墻體內(nèi)表面經(jīng)墻體傳向墻的外表面,單位時(shí)間的導(dǎo)熱量,墻壁的傳熱面積,墻壁的厚度,通過單層平壁的導(dǎo)熱量,墻壁外表面的溫度,墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù),墻壁內(nèi)表面的溫度,熱流強(qiáng)度：單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量,墻體材料的導(dǎo)熱系數(shù) ，是材料導(dǎo)熱性能的一個(gè)指標(biāo)，由材料本身決定。 材料導(dǎo)熱系數(shù)大，導(dǎo)熱性能好；反之，導(dǎo)熱性能差 。 R稱為熱阻，是熱流通過墻壁時(shí)遇到的阻力，或者說墻壁抵抗熱流通過的能力。

4、R與成反比關(guān)系,23 對流換熱,一、對流換熱的特征及影響因素 1、定義 依靠流體的運(yùn)動，熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象稱之為熱對流。 2、特征 傳熱過程中流體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生了相對位移，而熱傳導(dǎo)中質(zhì)點(diǎn)并不發(fā)生相對位移。 3、熱對流與對流換熱的區(qū)別 熱對流是基本傳熱方式的一種。 對流換熱不是基本傳熱方式，而是一種復(fù)雜的傳熱過程，既有熱對流作用，同時(shí)又有導(dǎo)熱作用,4、影響對流換熱的因素 （1）流動的起因 自然對流 受迫對流 （2）流體的流動狀態(tài) 層流 紊流 （3）流體的物理性質(zhì) 導(dǎo)熱系數(shù)、熱容、密度、動力粘度等。 （4）換熱表面的幾何尺寸、形狀與大小,二、對流換熱計(jì)算,對流換熱熱流強(qiáng)度,墻壁的換熱面積,單位

5、時(shí)間的對流換熱量,流體的溫度,對流換熱系數(shù)， 其大小反映了對流換熱的強(qiáng)弱,墻面的溫度,變換公式的形式，可得,對流換熱熱阻，與對流換熱系數(shù)成反比,24 輻射換熱,一、熱輻射的本質(zhì)和特點(diǎn) 1、定義 2、特點(diǎn)： 不依靠物質(zhì)的直接接觸而進(jìn)行能量傳遞。 伴隨能量形式兩次轉(zhuǎn)化：內(nèi)能電磁波能內(nèi)能。 只要TOK，物體都會不斷向周圍發(fā)射熱射線。 即使沒有溫差，也存在熱輻射，只不過物體輻射和吸收的能量相等，處于動態(tài)平衡,二、輻射能的吸收、反射和透射 根據(jù)能量守恒定律，有,兩邊同除以,分別為吸收率、反射率、透射率,黑體：能吸收全部熱射線的物體，即 。 白體：能反射全部熱射線的物體，即 。 透明體：能透過全部熱射線的

6、物體，即 。 在自然界中，絕對黑體、白體和透明體的是不存在的,三、熱輻射的基本定律 在所有的物體中，黑體輻射能力最強(qiáng)，其他物體輻射能力小于黑體，稱灰體,灰體的輻射系數(shù)，表示物體的向外輻射的能力,絕對溫度,物體的黑度，表示物體與黑體的接近程度,黑體的輻射系數(shù),四、輻射換熱的計(jì)算 TOK的物體都能輻射熱量，兩物體通過輻射進(jìn)行熱交換，高溫物體輻射給低溫物體的熱量大于低溫物體輻射給高溫物體的熱量，最終兩者差值決定換熱量,平均角系數(shù),25 傳熱,一、穩(wěn)定傳熱的過程 建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)和換熱設(shè)備的傳熱過程，實(shí)際上是導(dǎo)熱、熱對流和熱輻射三種基本方式都存在的復(fù)雜的換熱過程。 以一建筑物外墻為例，來分析建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際傳熱過程,假定墻兩側(cè)空氣溫度分別為tn和tw，且tntw，室內(nèi)熱量通過墻體向外傳熱的過程，要經(jīng)歷三個(gè)階段,1、吸熱階段（對流換熱和輻射換熱） 2、導(dǎo)熱階段 3、放熱階段（對流換熱和輻射換熱,由于是穩(wěn)定傳熱過程，外墻三個(gè)階段的傳熱量應(yīng)當(dāng)相等，即： 聯(lián)立、及式，可得,墻體的總傳熱阻,墻體的總傳熱系數(shù),式中,二、傳熱的增強(qiáng)與削弱 1、增強(qiáng)傳熱的基本途徑 （1）提高傳熱系數(shù) （2）增大傳熱面積 （3）增大傳熱溫差 2、增強(qiáng)傳熱的方法 （1）改變流體的流動狀況 （2）改變流體的物性 （3）改變換熱表面情況 3、削弱傳熱的方法 （1）熱絕緣 （2）改變表面狀況,1、現(xiàn)實(shí)生活中，什么時(shí)候需要增