《傳熱學》總結及復習提要

1、傳熱學第四版2012年12月傳熱學總結及復習提要2第1章 緒 論第24章 穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)熱傳導及其數(shù)值解法第57章 對流傳熱的理論基礎及相變對流傳熱第89章 熱輻射基本定律和輻射特性、輻射傳熱計算第10章 傳熱過程分析及換熱器計算傳熱學是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學。導 熱3一一 導熱的定義及特點導熱的定義及特點物體各部分之間不發(fā)生相對位移物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分時，依靠分子、原子及自由電子等子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動微觀粒子熱運動而而進行的熱量傳遞現(xiàn)象。進行的熱量傳遞現(xiàn)象。1. 定義定義2. 特點特點導 熱4二二 傅立葉（傅立葉（Fourier）導熱定律）導熱定律t

2、qgradtnAn ()()()tttqijkxyz 1. 一般表達式一般表達式2. 物理含義物理含義關鍵關鍵關鍵關鍵導 熱5三三 導熱系數(shù)（導熱系數(shù)（conductivity）1. 含義含義2. 四種典型物質的導熱系數(shù)值四種典型物質的導熱系數(shù)值銅銅(copper)鋼鋼(steel)水水(water)空氣空氣(air) 400 40 0.6 0.026KmWgradtq/導 熱6四四 導熱微分方程導熱微分方程ztzytyxtxtc)()()(三個坐標方向三個坐標方向凈導入的熱凈導入的熱量量 非穩(wěn)態(tài)項非穩(wěn)態(tài)項內能增量內能增量內熱源內熱源導 熱7五五 定解條件定解條件0, ,tfx y z()wf

3、wth ttn t -wwfqn wtf1. 初始條件初始條件2. 邊界條件邊界條件導 熱8六六 簡單簡單一維穩(wěn)態(tài)導熱的分析解一維穩(wěn)態(tài)導熱的分析解1. 如何判斷是一維問題如何判斷是一維問題2. 求解方法求解方法3. 定性分析定性分析 直接求解導熱微分方程直接求解導熱微分方程 對傅立葉導熱定律直接積分對傅立葉導熱定律直接積分導 熱9七七 通過肋片的穩(wěn)態(tài)導熱通過肋片的穩(wěn)態(tài)導熱1. 如何簡化成一維問題？如何簡化成一維問題？2. 微分方程及定解條件微分方程及定解條件3. 通過肋片的散熱量通過肋片的散熱量 等效熱源法等效熱源法 熱平衡法熱平衡法4. 肋片效率分析、套管溫度計測溫誤差分析肋片效率分析、套管

4、溫度計測溫誤差分析導 熱10八八 非穩(wěn)態(tài)導熱非穩(wěn)態(tài)導熱1. 基本概念基本概念2. 集中參數(shù)法集中參數(shù)法3. 一維非穩(wěn)態(tài)導熱一維非穩(wěn)態(tài)導熱 熱擴散率熱擴散率 吸熱系數(shù)吸熱系數(shù) Bi數(shù)數(shù) 兩個階段兩個階段 時間常數(shù)時間常數(shù)2 .0Fo導 熱11九九 導熱問題的數(shù)值解法導熱問題的數(shù)值解法1. 穩(wěn)態(tài)問題穩(wěn)態(tài)問題2. 非穩(wěn)態(tài)問題非穩(wěn)態(tài)問題xy熱平衡法建立節(jié)點熱平衡法建立節(jié)點離散方程的方法離散方程的方法顯式格式和隱式顯式格式和隱式格式的優(yōu)缺點格式的優(yōu)缺點對 流 傳 熱12一一 什么是對流傳熱？什么是對流傳熱？1. 對流對流2. 對流傳熱對流傳熱流體流過溫度不同的固體壁面時的熱量流體流過溫度不同的固體壁面時

5、的熱量傳遞過程傳遞過程3. 特點特點對 流 傳 熱134. 牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式tAhthq關鍵關鍵6. 分類分類5. 影響對流換熱的因素影響對流換熱的因素7. 典型條件下表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的數(shù)量級（表典型條件下表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的數(shù)量級（表1-1）KmW2對 流 傳 熱14二二 單相對流傳熱單相對流傳熱1. 基本概念基本概念 對流換熱的控制方程對流換熱的控制方程 流動邊界層及熱邊界層流動邊界層及熱邊界層 邊界層方程邊界層方程 相似原理及其應用相似原理及其應用 常用的無量綱準則數(shù)（特征數(shù)）及其物理含義常用的無量綱準則數(shù)（特征數(shù)）及其物理含義ReGrNuPrSt對 流 傳 熱15 各種流動型式的物理特點

6、各種流動型式的物理特點2. 實驗關聯(lián)式實驗關聯(lián)式 外部流動外部流動 內部流動內部流動 自然對流自然對流 混合對流（混合對流（概念性理解概念性理解） 三大基本量的選取三大基本量的選取 適用范圍適用范圍 修正（為什么？）修正（為什么？）對 流 傳 熱16三三 凝結換熱凝結換熱1. 膜狀凝結與珠狀凝結膜狀凝結與珠狀凝結 簡化假設簡化假設 思路思路2. Nusselt膜狀凝結分析解膜狀凝結分析解3. 關聯(lián)式關聯(lián)式橫管和豎直壁面橫管和豎直壁面4. 影響凝結換熱的影響凝結換熱的主要因素及主要因素及強化強化對 流 傳 熱17四四 沸騰換熱沸騰換熱1. 大容器飽和沸騰曲線大容器飽和沸騰曲線2. 臨界熱流密度及

7、其工程指導意義臨界熱流密度及其工程指導意義3. 影響沸騰換熱的影響沸騰換熱的主要因素及主要因素及強化強化五五 熱管熱管輻 射 傳 熱18一一 熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念1. 電磁波譜電磁波譜 可見光、紅外線可見光、紅外線 太陽輻射太陽輻射 一般工業(yè)溫度范圍一般工業(yè)溫度范圍 波長與溫度的關系波長與溫度的關系2. 吸收、反射、透射吸收、反射、透射 固體、液體固體、液體 氣體氣體輻 射 傳 熱193. 黑體的概念和作用黑體的概念和作用4. 黑體輻射的基本定律黑體輻射的基本定律 Stefan-Boltzmann定律定律 Planck定律定律 Wien位移定律位移定律 Lambert定律定律輻 射

8、 傳 熱20 漫射表面漫射表面 灰體的概念灰體的概念 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 實際物體表面簡化的可行性實際物體表面簡化的可行性5. 實際物體的輻射吸收特性實際物體的輻射吸收特性二二 輻射傳熱的計算輻射傳熱的計算 定義定義 性質性質 計算計算1. 角系數(shù)角系數(shù)輻 射 傳 熱212. 投入輻射、有效輻射投入輻射、有效輻射qEJb11211 ,22212,111 ,2222,1112,1JJXAJJXAXJAXJA3. 任意兩表面之間輻射換熱任意兩表面之間輻射換熱輻 射 傳 熱224. 多表面系統(tǒng)輻射換熱多表面系統(tǒng)輻射換熱 表面輻射熱阻和空間輻射熱阻表面輻射熱阻和空間輻射熱阻 畫網(wǎng)絡圖的方法畫網(wǎng)絡

9、圖的方法 表面凈輻射換熱量和任意兩表表面凈輻射換熱量和任意兩表面之間的輻射換熱量面之間的輻射換熱量 兩種特殊情形兩種特殊情形 黑體、重輻射面黑體、重輻射面輻 射 傳 熱235. 遮熱板遮熱板 遮熱板的工作原理遮熱板的工作原理 遮熱板的應用遮熱板的應用 如何進一步提高遮熱板的遮熱效果如何進一步提高遮熱板的遮熱效果 提高測溫精度提高測溫精度6. 氣體輻射氣體輻射 特點特點 溫室效應溫室效應傳熱過程與換熱器24一一 傳熱過程的分析和計算傳熱過程的分析和計算 傳熱過程傳熱過程什么是傳熱過程？什么是傳熱過程？傳熱方程式傳熱方程式tAk關鍵關鍵關鍵關鍵 總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)傳熱過程的辨析傳熱過程的辨析傳熱

10、過程與換熱器25總傳熱系數(shù)的計算總傳熱系數(shù)的計算通過平壁的傳熱通過平壁的傳熱通過圓筒壁的傳熱通過圓筒壁的傳熱通過肋壁的傳熱通過肋壁的傳熱21111hhkooioiifofidhdddhttl1)ln(211)(ooihhk111傳熱過程與換熱器26 換熱表面的溫度工況換熱表面的溫度工況Const.iiRt強化傳熱應從強化傳熱應從熱阻最大熱阻最大的環(huán)節(jié)入手的環(huán)節(jié)入手 強化傳熱的突破口強化傳熱的突破口 臨界絕緣直徑臨界絕緣直徑電氣工程動力保溫管道傳熱過程與換熱器27 換熱器的定義、型式、特點換熱器的定義、型式、特點二二 換熱器的型式及平均溫差換熱器的型式及平均溫差 簡單順流和逆流的平均溫差的計算簡

11、單順流和逆流的平均溫差的計算minmaxminmaxlntttttm , maxmaxttt , minminttt傳熱過程與換熱器28 簡單順流和逆流的定性溫度分布簡單順流和逆流的定性溫度分布溫差溫差大的地方大的地方溫度變化溫度變化劇烈劇烈 其它復雜流動布置的平均溫差的計算其它復雜流動布置的平均溫差的計算ctfmmtt)(傳熱過程與換熱器29 - NTU 法法有關概念有關概念與平均溫差法比較與平均溫差法比較 污垢熱阻污垢熱阻傳熱過程與換熱器30 必要性必要性四四 Wilson 圖解法圖解法 思想思想概念性理解概念性理解五五 隔熱保溫技術隔熱保溫技術傳熱學在科學技術中的的應用311. 各種熱交換設備的合理設計與正常運行各種熱交換設備的合理設計與正常運行2. 開發(fā)強化換熱手段，提高設備的緊湊性開發(fā)強化換熱手段，提高設備的緊湊性3. 研究有效冷卻方法，保證設備安全經(jīng)濟運行研究有效冷卻方法，保證設備安全經(jīng)濟運行4. 設計絕熱工程，開發(fā)絕熱技術設計絕熱工程，開發(fā)絕熱技術5. 制造與運行過程中溫度場與熱應力的控制制造與運行過程中溫度場與熱應力