八熱量傳遞的基本方式

1、第二篇 傳熱學(xué) 傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的一門傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的一門學(xué)科。學(xué)科。 第八章 緒論傳熱學(xué)研究對(duì)象一、傳熱學(xué)研究對(duì)象 我們假設(shè)在空間里有物體和物體。而且，兩物體溫度不同，因此，在物體和物體之間要發(fā)生熱量傳遞，但是采取什么方式，兩物體換熱多少，如何使傳熱傳得快、多。又如何傳遞熱量少、慢。此外，傳熱量計(jì)算，物體的溫度分布，這些內(nèi)容就是傳熱學(xué)所研究的對(duì)象。 二、學(xué)習(xí)的必要性 三、應(yīng)用例 1、熱機(jī)方面的應(yīng)用 2、機(jī)械冶金方面 3、化工方面： 4、航空方面 5 、余熱利用四、傳熱的二種類型（目的及確定內(nèi)容） 1.1.對(duì)傳熱的兩種要求：對(duì)傳熱的兩種要求：強(qiáng)化傳熱、減弱傳熱 2. 2.確定

2、內(nèi)容確定內(nèi)容 1） 確定換熱設(shè)備的尺寸及熱傳遞速率。 2） 溫度分布或給定界面各點(diǎn)的溫度。 五、傳熱學(xué)常用基本概念： （一）熱量Q kJ Kcal （二）熱流量Q KW （ 三）熱流密度q （比熱流）w/m2 （四）穩(wěn)定熱傳遞物體內(nèi)溫度（熱量）不隨時(shí)間變化而變化。 (五)不穩(wěn)定熱傳遞 物體內(nèi)部溫度（熱量）隨時(shí)間變化而變化熱傳遞的三種基本方式 一、導(dǎo)熱一、導(dǎo)熱 ( (Heat Conduction)Heat Conduction) 二、二、對(duì)流對(duì)流 （ConvectionConvection） 三三 、熱輻射熱輻射 ( (Thermal Radiation)Thermal Radiation)

3、8-1 導(dǎo)熱 一、導(dǎo)熱過程一、導(dǎo)熱過程 (一) ( (Heat Conduction)Heat Conduction) 定義：熱量從物體的高溫部分，傳給低溫部分，或從高溫物體傳到與之接觸的低溫物體過程叫導(dǎo)熱。（宏觀） 或書上P152 (二) 導(dǎo)熱機(jī)理（本質(zhì)或微觀機(jī)理） 1. 氣體： 氣體分子熱運(yùn)動(dòng) 2. 金屬固體：自由電子運(yùn)動(dòng)，晶格振動(dòng)引起彈性波的作用。 3. 非導(dǎo)電固體：主要是晶格振動(dòng)引起彈性波的作用。 4. 液體：分子間作用力引起的彈性波作用。 （三）導(dǎo)熱的特點(diǎn)：1. 沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（宏觀），兩物體必須接觸。22. 僅有熱量轉(zhuǎn)遞而無能量形式轉(zhuǎn)換。33. 單純導(dǎo)熱只發(fā)生在密實(shí)物體（固體）中。

4、（四）導(dǎo)熱基本定律（傅立葉定律） Q = A (t1-t2)/ w 一般情況下各物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的典型數(shù)據(jù)如下： 氣體 =0.020.3 W/m 液體 =0.020.7 W/m 金屬 =15420 W/m 非金屬固體=0.023 W/m 絕熱材料 0.10 W/m8-2對(duì)流換熱對(duì)流換熱 （一）對(duì)流（ConvectionConvection） ：流體內(nèi)部之間發(fā)生相對(duì)位移冷熱流體摻混而引起熱量的傳遞。（二）對(duì)流換熱（Heat Convection）：運(yùn)動(dòng)的流體流過固體表面時(shí)所發(fā)生的熱量傳遞。 對(duì)流換熱不是傳熱的基本方式。（三）對(duì)流換熱的特點(diǎn)：1. 導(dǎo)熱 + 對(duì)流2. 有明顯的（宏觀）相對(duì)運(yùn)動(dòng)3. 只有

5、熱量傳遞，而無能量形式轉(zhuǎn)換。 （四）牛頓冷卻定律（Newtons Cooling Law） Q=At q=t 流體被加熱時(shí) t= tw tf 流體被冷卻時(shí) t= tf tw 總之永遠(yuǎn)取： t08-3. . 輻射換熱過程輻射換熱過程 （一）熱輻射( (Thermal Radiation)Thermal Radiation)由于熱的原因而向外發(fā)出輻射能的過程（二）輻射換熱: 物體間輻射和吸收的最終效果（三）熱輻射的特點(diǎn)：1.物體不需要接觸。.不需要中間介質(zhì)。.不僅有熱量的傳遞，還有能量形式的轉(zhuǎn)移。（四）斯蒂芬波爾茲曼定律（四次方定律） Stefans-Boltzmans law Q= A0T4 0

6、輻射常數(shù) 5.67*10-8 w/m2K4 （五）、綜合換熱（復(fù)雜換熱）（五）、綜合換熱（復(fù)雜換熱）（combinedconvectionandradiationheattransfer)定義：對(duì)流換熱和輻射換熱同時(shí)存在的過程 2 計(jì)算： qc=ct 對(duì)流換熱 qr=rt 輻射換熱 q= qc+ qr=(c+r) t=tt r輻射換熱系數(shù)t總換熱系數(shù) 8-4、傳熱過程：、傳熱過程：(over-allheattransferprocess) 1.定義：熱量從壁面一側(cè)流體傳給壁面另一側(cè)流體的過程叫傳熱過程。 或熱流體通過間壁把熱量傳給冷流體的過程。 2.傳熱方程式：傳熱方程式： ( (over-allheattransferequation) Q=KA(tf1-tf2) q=K(tf1-tf2) 3 3、影響傳熱系數(shù)的因素、影響傳熱系數(shù)的因素 以鍋爐爐墻傳熱為例： 1. 高溫氣通過輻射換熱和對(duì)流換熱將熱量傳給爐墻內(nèi)壁，設(shè)總的換熱系數(shù) 1 Q 1 = 1 A(tf1-t1) (13-14) 2. 從內(nèi)壁到外壁的導(dǎo)熱 Q2= A (t1-t2) 3. 外壁到空氣的對(duì)流換熱 Q 3 = 2 A(t2-tf2)熱平衡 Q1=Q2=Q3=Q