傳熱學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、第一章§1-1 “三個(gè)W”§1-2 熱量傳遞的三種基本方式§1-3 傳熱過程和傳熱系數(shù)要求：通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)對(duì)熱量傳遞的三種基本方式、傳熱過程及熱阻的概念有所了解，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，能對(duì)工程實(shí)際中簡(jiǎn)單的傳熱問題進(jìn)行分析（有哪些熱量傳遞方式和環(huán)節(jié)）。作為緒論，本章對(duì)全書的主要內(nèi)容作了初步概括但沒有深化，具體更深入的討論在隨后的章節(jié)中體現(xiàn)。本章重點(diǎn)：1.傳熱學(xué)研究的基本問題物體內(nèi)部溫度分布的計(jì)算方法熱量的傳遞速率增強(qiáng)或削弱熱傳遞速率的方法2.熱量傳遞的三種基本方式(1).導(dǎo)熱：依靠微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞。傳熱學(xué)重點(diǎn)研究的是在宏觀溫差作用下所發(fā)生的熱量

2、傳遞。傅立葉導(dǎo)熱公式：(2).對(duì)流換熱：當(dāng)流體流過物體表面時(shí)所發(fā)生的熱量傳遞過程。牛頓冷卻公式：(3).輻射換熱：任何一個(gè)處于絕對(duì)零度以上的物體都具有發(fā)射熱輻射和吸收熱輻射的能力，輻射換熱就是這兩個(gè)過程共同作用的結(jié)果。由于電磁波只能直線傳播，所以只有兩個(gè)物體相互看得見的部分才能發(fā)生輻射換熱。黑體熱輻射公式：實(shí)際物體熱輻射：3.傳熱過程及傳熱系數(shù)：熱量從固壁一側(cè)的流體通過固壁傳向另一側(cè)流體的過程。最簡(jiǎn)單的傳熱過程由三個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)組成。4.傳熱學(xué)研究的基礎(chǔ)傅立葉定律能量守恒定律+ 牛頓冷卻公式 + 質(zhì)量動(dòng)量守恒定律四次方定律本章難點(diǎn)1.對(duì)三種傳熱形式關(guān)系的理解各種方式熱量傳遞的機(jī)理不同，但卻可以（串

3、聯(lián)或并聯(lián)）同時(shí)存在于一個(gè)傳熱現(xiàn)象中。2.熱阻概念的理解嚴(yán)格講熱阻只適用于一維熱量傳遞過程，且在傳遞過程中熱量不能有任何形式的損耗。思考題：1.冬天經(jīng)太陽曬過的棉被蓋起來很暖和，經(jīng)過拍打以后，效果更加明顯。為什么？2.試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程。3.冬天住在新建的居民樓比住舊樓房感覺更冷。試用傳熱學(xué)觀點(diǎn)解釋原因。4.從教材表1-1給出的幾種h數(shù)值，你可以得到什么結(jié)論？5.夏天，有兩個(gè)完全相同的液氮貯存容器放在一起，一個(gè)表面已結(jié)霜，另一個(gè)則沒有。請(qǐng)問哪個(gè)容器的隔熱性能更好，為什么?第二章導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱§2-1 導(dǎo)熱的基本概念和定律§2-2 導(dǎo)熱微分方程§2-3

4、 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱§2-4伸展體的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱要求：本章應(yīng)著重掌握Fourier定律及其應(yīng)用，影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素及導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描寫導(dǎo)熱微分方程及定解條件。在此基礎(chǔ)上，能對(duì)幾種典型幾何形狀物體的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題用分析方法確定物體內(nèi)的溫度分布和通過物體的導(dǎo)熱量。本章重點(diǎn)：1.基本概念溫度場(chǎng)t=f(x,y,z,)，穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)，一維與二維導(dǎo)熱系數(shù).導(dǎo)熱基本定律：可以認(rèn)為是由傅立葉導(dǎo)熱公式引深而得到，并具有更廣泛的適應(yīng)性。(1) 可以應(yīng)用于三維溫度場(chǎng)中任何一個(gè)指定的方向(2) 不要求物體的導(dǎo)熱系數(shù)必須是常數(shù)(3) 不要求沿x方向的導(dǎo)熱量處處相等(4) 不要求沿x方向的溫度梯度處處相等(5) 不

5、要求是穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱3.導(dǎo)熱微分方程式及定解條件1)導(dǎo)熱微分方程式控制了物體內(nèi)部的溫度分布規(guī)律，故亦稱為溫度控制方程只適用于物體的內(nèi)部，不適用于物體的表面或邊界。受到坐標(biāo)系形式的限制。其推導(dǎo)依據(jù)是能量守恒定律和傅立葉定律。2)定解條件定解條件包括初始條件和邊界條件。第一類邊界條件給定邊界上的溫度值第二類邊界條件給定邊界上的熱流密度值第三類邊界條件給定邊界對(duì)流換熱條件3)求解思路求解導(dǎo)熱問題的思路主要遵循“物理問題 數(shù)學(xué)描寫 求解方程 溫度分布 熱量計(jì)算”4.一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的解析解1)如何判斷問題是否一維2)兩種求解方法對(duì)具體一維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源常物性導(dǎo)熱問題，一般有兩種求解方法：一是直接對(duì)導(dǎo)熱微分方程

6、從數(shù)學(xué)上求解，二是利用fourier定律直接積分。前者只能得出溫度分布再應(yīng)用fourier定律獲得熱流量。3)溫度分布曲線的繪制對(duì)一維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源導(dǎo)熱問題，當(dāng)沿?zé)崃鞣较蛴忻娣e或?qū)嵯禂?shù)的變化時(shí)，依此很容易判斷溫度分布。本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)是對(duì)傅立葉導(dǎo)熱定律的深入理解并結(jié)合能量守恒定律靈活應(yīng)用，這是研究及解決所有熱傳導(dǎo)問題的基礎(chǔ)。思考題：1.如圖所示為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的兩層平壁內(nèi)溫度分布，導(dǎo)熱系數(shù)均為常數(shù)。試確定：(1)q1，q2及q3的相對(duì)大??；(2) 1和2的相對(duì)大小。2.一球形貯罐內(nèi)有-196 的液氦，外直徑為2m，外包保溫層厚30cm， 其= 0.6w/m.k。環(huán)境溫度高達(dá)40 ，罐外空氣與保

7、溫層間的h=5w/m2.k試計(jì)算通過保溫層的熱損失并判斷保溫層外是否結(jié)霜。3.試推導(dǎo)變截面伸展體的導(dǎo)熱微分方程，并寫出其邊界條件。假設(shè)伸展體內(nèi)導(dǎo)熱是一維的。第三章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱§3-1非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念§3-1集總參數(shù)法§3-3非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的微分方程分析要求：通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)熟練掌握非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點(diǎn)，集總參數(shù)法的基本原理及其應(yīng)用，一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析解及海斯勒?qǐng)D的使用方法。讀者應(yīng)能分析簡(jiǎn)化實(shí)際物理問題并建立其數(shù)學(xué)描寫，然后求解得出其瞬時(shí)溫度分布并計(jì)算在一段時(shí)間間隔內(nèi)物體所傳遞的導(dǎo)熱量。本章重點(diǎn)；一.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程1.實(shí)質(zhì)：由于某種原因使物體內(nèi)某點(diǎn)不斷

8、有凈熱量吸收或放出，形成了非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。2.一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的三種情形：見教材圖3-3。3.Bi,Fo數(shù)的物理意義二.集總參數(shù)法1.實(shí)質(zhì)：是當(dāng)導(dǎo)熱體內(nèi)部熱阻 忽略不計(jì)即Bi 0時(shí)研究非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的一種方法。判別依據(jù)：Bi<0.1M。2.時(shí)間常數(shù)3.幾點(diǎn)說明：導(dǎo)熱體外的換熱條件不局限于對(duì)流換熱。建立導(dǎo)熱微分方程的根本依據(jù)是能量守恒定律；由Bi數(shù)的定義，若h或特征長度d未知時(shí)，事先無法知道Bi數(shù)的大小，此時(shí)先假設(shè)集總參數(shù)法條件成立，待求出h或d之后，進(jìn)行校核。三.一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解1.前提：一維、無內(nèi)熱源、常物性，Bi或有限大。2.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段：當(dāng)Fo>0.2以后，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

9、進(jìn)入正規(guī)狀況階段。此時(shí)從數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為解的無窮級(jí)數(shù)只需取第一項(xiàng)，從物理上表現(xiàn)為初始條件影響消失，只剩下邊界條件和幾何因素的影響。本章難點(diǎn)：1.對(duì)傅立葉數(shù)Fo和畢渥數(shù)Bi物理含義的理解。2.集總參數(shù)法和一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題分析解的定量計(jì)算。思考題：1.兩個(gè)側(cè)面積和厚度都相同的大平板， 也一樣，但導(dǎo)溫系數(shù)a不同。如將它們置于同一爐膛中加熱，哪一個(gè)先達(dá)到爐膛溫度？2.兩塊厚度為30mm的無限大平板，初始溫度20,分別用銅和鋼制成，平板兩側(cè)表面溫度突然上升到60，試計(jì)算使兩板中心溫度均上升到56時(shí),兩板所需時(shí)間比。已知a銅=103，a鋼=12.9(10-6m2/s)。3.某同學(xué)擬用集總參數(shù)法求解一維長圓柱

10、的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，他算出了Fo和Bi數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bi不滿足集總參數(shù)法的條件，于是他改用Fo和Bi數(shù)查海斯勒?qǐng)D，你認(rèn)為他的結(jié)果對(duì)嗎，為什么？4.在教材圖3-6中，當(dāng)越小時(shí)，越小，此時(shí)其他參數(shù)不變時(shí)越小。即表明越小，平板中心溫度越接近流體溫度。這說明越小時(shí)物體被加熱反而溫升越快，與事實(shí)不符，請(qǐng)指出上述分析錯(cuò)誤在什么地方。5.用熱電偶測(cè)量氣罐中氣體的溫度，熱電偶初始溫度20，與氣體表面h=10w/m2.k，熱電偶近似為球形，直徑0.2mm。試計(jì)算插入10s后，熱電偶的過余溫度為初始過余溫度的百分之幾？要使溫度計(jì)過余溫度不大于初始過余溫度的1%，至少需要多長時(shí)間？已知熱電偶焊錫絲的=67w/m.k ，

11、 =7310kg/m，c=228J/kg.k。第五章 對(duì)流換熱§5-1 對(duì)流換熱概說§5-2 對(duì)流換熱的數(shù)學(xué)描寫§5-3 對(duì)流換熱邊界層微分方程組§5-4 相似理論基礎(chǔ)§5-5 管內(nèi)受迫流動(dòng)§5-6 橫向外掠圓管的對(duì)流換熱§5-7 自然對(duì)流換熱及實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式要求；通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)從定性上熟練掌握對(duì)流換熱的機(jī)理及其影響因素，邊界層概念及其應(yīng)用，以及在相似理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究方法，進(jìn)一步提出針對(duì)具體換熱過程的強(qiáng)化傳熱措施。本章主要從定量上計(jì)算無相變流體的對(duì)流換熱，讀者應(yīng)能正確選擇實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算幾種典型的無相變換熱（管槽內(nèi)強(qiáng)制

12、對(duì)流，外掠平板、單管及管束強(qiáng)制對(duì)流，大空間自然對(duì)流）的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱量。本章重點(diǎn)：一.對(duì)流換熱及其影響因素對(duì)流換熱是流體掠過與之有溫差的壁面時(shí)發(fā)生的熱量傳遞。導(dǎo)熱和對(duì)流同時(shí)起作用。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是過程量。研究對(duì)流換熱的目的從定性上講是揭示對(duì)流換熱機(jī)理并針對(duì)具體問題提出強(qiáng)化換熱措施，從定量上講是能計(jì)算不同形式的對(duì)流換熱問題的h及Q。對(duì)流換熱的影響因素總的來說包括流體的流動(dòng)起因、流動(dòng)狀態(tài)、換熱面幾何因素、相變及流體熱物性等。亦說明h是一復(fù)雜的過程量，Newton冷卻公式僅僅是其定義式。二.牛頓冷卻公式三.分析法求解對(duì)流換熱問題的實(shí)質(zhì)分析法求解對(duì)流換熱問題的關(guān)鍵是獲得正確的流體內(nèi)溫度分布，然后利

13、用式5-3求出h，進(jìn)而得到平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。四.邊界層概念及其應(yīng)用速度和溫度邊界層的特點(diǎn)及二者的區(qū)別。溫度邊界層內(nèi)流體溫度變化劇烈，是對(duì)流換熱的主要熱阻所在。數(shù)量級(jí)對(duì)比是推導(dǎo)邊界層微分方程組常用的方法?；冢何?相似原理對(duì)流換熱的主要研究方法是在相似理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)習(xí)相似理論，應(yīng)充分理解并掌握三個(gè)要點(diǎn)：如何安排實(shí)驗(yàn)（應(yīng)測(cè)的量）；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和整理方法；所得實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式推廣應(yīng)用的條件。準(zhǔn)則數(shù)一般表現(xiàn)為相同量綱物理量或物理量組合的比值，在具體問題中表示的并不是其比值的真正大小，而是該比值的變化趨勢(shì)。傳熱與流動(dòng)中常見的準(zhǔn)則數(shù)Re、Pr、Nu、Gr、Bi、Fo，其定義和物理意義是應(yīng)該熟練掌握的。六.

14、無相變對(duì)流換熱的定量計(jì)算注意：判斷問題的性質(zhì)選擇正確的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式三大特征量的選取：、牛頓冷卻公式對(duì)不同的換熱，溫差和換熱面積有區(qū)別實(shí)際問題中常常需要使用迭代方法求解，計(jì)算結(jié)束時(shí)應(yīng)校核前提條件是否滿足。（或則，需先假定流態(tài)，最后再校核）對(duì)流換熱常常與輻射換熱同時(shí)起作用，尤其在有氣體參與的場(chǎng)合。本章難點(diǎn)：對(duì)流換熱機(jī)理和過程的理解相似原理和相似準(zhǔn)則數(shù)意義的理解定量計(jì)算思考題；1.管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱，為何采用短管或彎管可以強(qiáng)化流體換熱？2.其它條件相同時(shí)，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷比，哪個(gè)的h大，為什么？3.在地球表面某實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)的自然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)，到太空中是否仍有效？為什么？4.由式中沒有出現(xiàn)流速

15、，h與流體速度場(chǎng)無關(guān)，這樣說對(duì)嗎？5.一般情況下粘度大的流體其Pr也大。由可知，Pr越大，Nu也越大，從而h也越大，即粘度大的流體其h也越高，這與經(jīng)驗(yàn)結(jié)論相悖，為什么？6.設(shè)圓管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流處于均勻壁溫tw的條件，流動(dòng)和換熱達(dá)充分發(fā)展階段。流體進(jìn)口tf，質(zhì)量流量為qm，定壓比熱容為cp，流體與壁面間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。試證明下列關(guān)系式成立：式中P為管橫截面周長，tfx指流體在截面x處平均溫度。7.初溫為35 流量為1.1kg/s的水，進(jìn)入直徑為50mm的加熱管加熱。管內(nèi)壁溫為65 ，如果要求水的出口溫度為45 ，管長為多長？如果改用四根等長、直徑為25mm的管子并聯(lián)代替前一根管子，問每根管子應(yīng)為多

16、長？第六章 凝結(jié)與沸騰換熱凝結(jié)換熱現(xiàn)象膜狀凝結(jié)分析解及實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式影響凝結(jié)換熱的因素沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱計(jì)算式影響沸騰換熱的因素要求：通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)從定性方面掌握凝結(jié)和沸騰兩種對(duì)流換熱方式的特點(diǎn)、影響因素和強(qiáng)化措施，尤其是膜狀凝結(jié)的影響因素和大容器飽和沸騰曲線。從定量上應(yīng)掌握豎壁、水平單管和管束的膜狀凝結(jié)工程計(jì)算，以及大容器核態(tài)沸騰及臨界熱流密度的計(jì)算。本章重點(diǎn)：一.凝結(jié)換熱1.現(xiàn)象與特點(diǎn)產(chǎn)生條件是壁面溫度<蒸氣飽和溫度。珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)的特點(diǎn)、熱量傳遞規(guī)律，h珠狀>>h膜狀，但不能持久。2.豎壁膜狀凝結(jié)分析解Nusselt分析解基于9條假設(shè)，視液膜內(nèi)只有純導(dǎo)熱。因此

17、要獲得局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，只需獲得該處液膜厚度。3.膜狀凝結(jié)的工程計(jì)算流態(tài)判別(Re迭代法)；關(guān)聯(lián)式；注意特征長度和定性溫度4.影響因素掌握膜狀凝結(jié)諸影響因素，尤其是不凝性氣體和蒸氣流速的影響機(jī)理。5.凝結(jié)換熱的強(qiáng)化當(dāng)凝結(jié)熱阻是傳熱過程主要分熱阻時(shí)，強(qiáng)化效果較好。強(qiáng)化的原則主要是破壞或減薄液膜層，或加速液膜的排泄。二.沸騰換熱1.特點(diǎn)飽和沸騰和過冷沸騰；大容器沸騰和強(qiáng)制對(duì)流沸騰；沸騰與蒸發(fā)。汽化核心數(shù)是衡量強(qiáng)化沸騰的重要參數(shù)。2.大容器飽和沸騰曲線曲線形式，隨著 t，四個(gè)不同區(qū)域的換熱規(guī)律和特點(diǎn)。核態(tài)沸騰是工業(yè)中理想的工作區(qū)域，其溫差小，換熱強(qiáng)。3.沸騰換熱的兩種加熱方式控制壁溫(改變壁溫tw與

18、液體飽和溫度ts之差 t=tw-ts，q的大小受沸騰側(cè)影響很大。)控制熱流(改變壁面處的熱流密度q，q取決于外部施加的條件，而與h無關(guān))。4.臨界熱流密度qmax 的意義對(duì)熱流可控：使q< qmax，保證設(shè)備安全運(yùn)行不致燒毀對(duì)壁溫可控：使 t< tc，保證設(shè)備有較高的傳熱效率5.沸騰換熱的工程計(jì)算計(jì)算公式的擬合誤差一般較大，因?yàn)榉序v換熱機(jī)理復(fù)雜，受加熱表面影響很大。6.汽化核心結(jié)合汽化核心概念理解沸騰換熱機(jī)理，結(jié)合大容器飽和沸騰曲線了解氣泡的生成、長大、脫離、破裂等規(guī)律7.沸騰換熱影響因素和強(qiáng)化沸騰換熱影響因素就是氣泡生長運(yùn)動(dòng)的影響因素。強(qiáng)化沸騰換熱的主要出發(fā)點(diǎn)是增加壁面汽化核心數(shù)

19、，基本手段是沸騰表面的特殊加工。本章難點(diǎn)：凝結(jié)與沸騰換熱機(jī)理和過程的理解層流膜狀凝結(jié)Nusselt簡(jiǎn)化分析的理解沸騰換熱中燒毀點(diǎn)的理解思考題：1.豎壁傾斜后其凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)將如何變化？為什么？2.為什么蒸氣中含有不凝性氣體會(huì)影響凝結(jié)換熱的強(qiáng)度？3.兩滴完全相同的水在大氣壓下分別滴在表面溫度為120和400的鐵板上，哪塊板上的水先被燒干？為什么？4.在電廠動(dòng)力冷凝器中主要冷凝介質(zhì)是水蒸氣，制冷系統(tǒng)的冷凝器中介質(zhì)是氟利昂蒸氣。在工程實(shí)際中常常要強(qiáng)化制冷設(shè)備中的凝結(jié)換熱，而不強(qiáng)化電力設(shè)備中的，為什么？5.壓力為1.013105Pa的飽和水蒸氣，用壁溫為90的水平銅管來凝結(jié)。方案一是用一根直徑為

20、10cm的銅管，方案二是用10根直徑為1cm的銅管。其他條件都相同，哪個(gè)方案產(chǎn)生的凝液量多？6.一豎管，管長為管徑的64倍。為使管子豎放與平放的凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相等，必須在豎管上安裝多少個(gè)泄液盤？設(shè)相鄰泄液盤之間距離相等。第七章 熱輻射基本定律及物體的輻射特性§7-1 熱輻射的基本概念§7-2 黑體輻射基本定律§7-3 實(shí)際物體的發(fā)射特性§7-4 實(shí)際物體的吸收特性要求：本章重點(diǎn)是了解熱輻射的特點(diǎn)，掌握熱輻射的一些基本概念，學(xué)習(xí)并理解描寫黑體輻射的幾個(gè)基本定律。理解基爾霍夫定律的含義及其作用，了解灰體與黑體、特別是灰體與實(shí)際物體的差異。本章重點(diǎn)：一.熱輻

21、射和黑體輻射1.熱輻射1)熱輻射指物體由于熱的原因發(fā)射電磁波的過程。對(duì)工程實(shí)際的大多數(shù)問題來說，熱輻射特性主要是紅外線的特性，因此不能用可見光的理論來解釋。2)固體和液體的輻射和吸收是在物體表面上進(jìn)行，而氣體卻在整個(gè)容積中進(jìn)行。由此對(duì)固體和液體在研究發(fā)射和吸收特性時(shí)，均只研究半球空間。3)黑體的定義是吸收比為1的物體，它是研究輻射換熱最重要的簡(jiǎn)化模型。實(shí)際物體的輻射與吸收都以黑體為參照對(duì)象 。在相同溫度的物體中，黑體的輻射能力和吸收能力都是最大的。4)“漫射體”和“灰體”是輻射換熱研究中另外兩個(gè)重要模型。漫射體是指輻射特性與方向無關(guān)的物體，灰體是指單色吸收比 ( )與波長無關(guān)的物體。2.斯蒂芬

22、-玻爾茲曼(S-B)定律Eb= T4 w/m23.普朗克(Planck)定律和維恩(Wien)位移定律Planck定律描述黑體的Eb 隨 變化的規(guī)律。Eb =f( ,T)，某一T的曲線與橫軸之間的面積代表了該T下的Eb，并且T越高，曲線的峰值越往短波方向移動(dòng)。T?m=常數(shù)就是Wien位移定律。4.蘭貝特(Lambert)定律Lambert定律描述的是黑體輻射能量在半球空間不同方向上的分布規(guī)律。應(yīng)注意此時(shí)是指半球空間某一指定方向全部波長能量的分布規(guī)律，在不同方向上能量的比較，只有在相同立體角的基礎(chǔ)上才有意義。Lambert定律表明，雖然黑體輻射沿半球空間各方向的能量不相同(沿表面法線方向最大，切

23、線方向最小)，但定向輻射強(qiáng)度卻相同，這是由于定向輻射力的定義中強(qiáng)調(diào)的是輻射表面的面積，而定向輻射強(qiáng)度中用到的是可見輻射面積，所以表面法線方向可見輻射面積最大，其輻射能亦最大，切線方向可見面積為零，則輻射能也為零。黑體的定向輻射強(qiáng)度=常數(shù)。具有這種特性的表面即為漫射表面。漫射表面并非一定是黑體表面。5.黑體輻射函數(shù)Fb(0- )表示某一T下物體在0- 波長范圍內(nèi)黑體輻射能占同T下黑體輻射力的百分比。它用來計(jì)算黑體或?qū)嶋H物體的輻射。見教材例7-4，7-5。二. 實(shí)際物體的輻射特性灰體和漫射體是實(shí)際物體的兩種有效簡(jiǎn)化。1)物體的發(fā)射率只取決于其表面特性,與外界條件無關(guān)2)對(duì)同種材料而言一般有 粗糙面

24、> 磨光面， 氧化表面> 非氧化面3)光滑表面的 =0.95 n，粗糙表面的 =0.98 n 。工程中一般假定 ( )=n =，但高度磨光金屬表面 =1.2 n4)實(shí)際物體輻射力并非嚴(yán)格與T4呈正比，但通常仍用T4表示，而把其它復(fù)雜因素歸于 中。5)實(shí)際物體在表面法線方向大約 =060°范圍內(nèi)的定向發(fā)射率均保持常數(shù)，而表面發(fā)射的輻射能絕大部分集中在這一區(qū)域，因此通常認(rèn)為金屬和非金屬表面為漫射表面。三. 實(shí)際物體的吸收特性實(shí)際物體的吸收特性遠(yuǎn)比其發(fā)射特性復(fù)雜，吸收比不僅取決于自身表面特性，還對(duì)投入輻射的波長具有選擇性?；殷w是對(duì)實(shí)際物體的吸收比進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化后的理想模型，它的(

25、 )=常數(shù)。對(duì)灰體的理解，只要在所研究的輻射能覆蓋的波長范圍內(nèi) ( )常數(shù)即可，而不必追求對(duì)所有波長都嚴(yán)格成立四. 基爾霍夫(Kirchhoff)定律Kirchhoff定律將實(shí)際物體的發(fā)射率與吸收比聯(lián)系起來。 (T)= (T)要求該物體在與黑體處于熱平衡時(shí)成立。對(duì)漫射灰體而言，則恒有 (T)= (T)，而不需要附加條件。1) Kirchhoff定律的三種不同表達(dá)式及其成立條件2)研究有太陽輻射的情形時(shí)，不可隨意利用 ( )= ( )這一條件，因?yàn)樘栞椛洳荒茏鳛榛殷w3)對(duì)漫灰表面 (T)= (T)，表明同溫度下黑體輻射力最大，善于發(fā)射的物體必善于吸收，對(duì)黑體=14)引入Kirchhoff定律后

26、，物體的 與 被聯(lián)系在一起，由于物體的 只取決于自身的溫度及表面狀況，一般文獻(xiàn)中只給出 的數(shù)據(jù)。本章難點(diǎn)：對(duì)輻射強(qiáng)度定義的理解，對(duì)Lambert定律意義的認(rèn)識(shí)引入漫灰表面的原因、作用和適用條件Kirchhoff定律的成立條件思考題：1.解釋下列名詞：定向輻射強(qiáng)度、立體角、光譜發(fā)射率、灰體、漫射表面2.北方深秋的清晨常有霜降，試問樹葉上、下表面的哪一面結(jié)霜？為什么？3.“善于發(fā)射的物體必善于吸收”，即物體輻射力越大其吸收比也越大，你認(rèn)為對(duì)嗎？4.窗玻璃對(duì)紅外線幾乎不透明，為什么隔著玻璃曬太陽會(huì)感到暖和？5.選擇太陽能集熱器的表面涂料時(shí)，其 ( )的最佳曲線應(yīng)是怎樣的？取暖用的輻射采暖片也應(yīng)該用這

27、種涂料嗎？6.白天，投射到水平屋頂上的太陽照度Gs=1100w/m2，室外空氣tf=27 ，有風(fēng)吹過時(shí)空氣與屋頂?shù)膆=25w/mK，屋頂下表面絕熱，上表面發(fā)射率=0.2，對(duì)太陽輻射的吸收比S=0.6，求穩(wěn)定狀態(tài)下屋頂?shù)臏囟?。設(shè)太空溫度為絕對(duì)零度。7.一個(gè)100W的燈泡在工作時(shí)，鎢絲溫度為2778K，鎢絲表面黑度為0.3。求其發(fā)光效率。第八章 輻射換熱計(jì)算§8-1 角系數(shù)§8-2 兩固體表面間的輻射換熱§8-3 多表面系統(tǒng)的輻射換熱§8-4 輻射換熱的強(qiáng)化與削弱§8-5 氣體輻射要求：本章要求掌握角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算方法。重點(diǎn)是利用代數(shù)分析法

28、計(jì)算角系數(shù)。還要求讀者熟練運(yùn)用有效輻射概念及輻射網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)兩漫灰表面及三個(gè)漫灰表面組成的封閉腔系統(tǒng)進(jìn)行輻射換熱的計(jì)算。理解輻射換熱強(qiáng)化與削弱的原理、遮熱板的原理及應(yīng)用。本章重點(diǎn)：一.角系數(shù)1.角系數(shù)反映的是能量分配的關(guān)系，與物體發(fā)射輻射在空間不同方向的分布、兩物體的幾何形狀及物體間距離有關(guān)。2.漫發(fā)射體對(duì)其它物體的角系數(shù)是純幾何參數(shù)。3.角系數(shù)的相對(duì)性、完整性和可加性是求角系數(shù)的基本關(guān)系式。二.物體間的輻射換熱計(jì)算1.用漫灰體代替實(shí)際物體，輻射換熱計(jì)算大為簡(jiǎn)化。因?yàn)椋航窍禂?shù)是純幾何參數(shù)且 = 。2.投入輻射G和有效輻射J一個(gè)輻射面的投入輻射是輻射系統(tǒng)中所有其它輻射面投向該面的熱輻射總和。一個(gè)輻射

29、面的有效輻射是離開這個(gè)面的所有熱輻射，包括本身熱輻射及反射熱輻射本身熱輻射只與該輻射面的特性有關(guān)，反射熱輻射與其所在的輻射系統(tǒng)有很大關(guān)系。一個(gè)輻射面(J-G)的大小決定了該面是吸收熱量或放出熱量。3.表面輻射熱阻和空間輻射熱阻表面輻射熱阻表示一個(gè)物體參與輻射換熱能力與黑體的差別。其大小與表面的輻射特性吸收特性 都有關(guān)系，只是在 = 時(shí)有較為簡(jiǎn)單的表達(dá)式?？臻g輻射熱阻表示兩個(gè)輻射面由于空間位置所引起的輻射換熱能力的減小，其大小只與兩表面間的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。4.等效網(wǎng)絡(luò)圖法輻射網(wǎng)絡(luò)畫好后，建立熱輻射方程主要依據(jù)兩個(gè)原理：其一是能量守恒，即流入某一節(jié)點(diǎn)的熱量之代數(shù)和為零；其二是輻射熱流率等于輻射驅(qū)動(dòng)力

30、除以輻射熱阻的原理。重輻射面和黑體的區(qū)別：雖然看起來二者都有J=Eb。對(duì)重輻射面來說J=Eb是一個(gè)浮動(dòng)熱勢(shì)，它與其它表面的J及空間熱阻有關(guān)。而對(duì)黑體表面來說， J=Eb是源熱勢(shì)，不依賴于其它表面。二者在網(wǎng)絡(luò)圖上亦有區(qū)別。5.輻射換熱計(jì)算的要求我們所討論的輻射換熱計(jì)算是基于如下前提的：1)封閉腔模型2)穩(wěn)態(tài)換熱3)所有表面不透明，但表面被透熱介質(zhì)隔開4)表面具有漫灰性質(zhì)5)每一表面的有效輻射J是均勻的。6)不計(jì)對(duì)流換熱三.輻射換熱的強(qiáng)化與削弱1.遮熱板的原理：加入一塊遮熱板增加了兩個(gè)表面熱阻和一個(gè)空間熱阻，因此輻射換熱降低2.遮熱板的應(yīng)用：教材例8-9，8-10四.氣體輻射特點(diǎn)氣體輻射對(duì)波長的選

31、擇性，容積性，不同氣體輻射本領(lǐng)有差異?！皽厥倚?yīng)”現(xiàn)象的解釋輻射換熱名詞術(shù)語匯總黑體、灰體、漫射體、封閉腔、重輻射面輻射力E、光譜輻射力E 、發(fā)射率(黑度) 、定向輻射強(qiáng)度L、有效輻射J、投入輻射G吸收比 、反射比 、穿透比 、光譜吸收比 ( )、黑體輻射函數(shù)Fb(0- ) S-B定律、Planck定律、Wien位移定律、Lambert定律、Kirchhoff定律角系數(shù)Xi，j、角系數(shù)性質(zhì)表面的凈輻射換熱量 i、輻射換熱量i，j、表面輻射熱阻、空間輻射熱阻遮熱板、透熱介質(zhì)立體角 、網(wǎng)絡(luò)法思考題：1.試解釋下列名詞：有效輻射，表面輻射熱阻，重輻射面，遮熱板2.黑體和重輻射面都有J=Eb。是否意味

32、著二者有相同的性質(zhì)？3.在太陽系中地球和火星距太陽的距離相當(dāng)，為什么火星表面溫度晝夜變化要比地球大得多？4.試求下列各圖情形中的X1，25.一直徑為0.8m的薄壁球形液氧貯存容器，被另一個(gè)直徑為1.2m的同心薄壁容器所包圍。兩容器表面為不透明的漫灰表面，黑度均為0.05，兩容器表面之間是真空的。如果外表面的溫度為300K，內(nèi)表面溫度為95K，試求由于蒸發(fā)使液氧損失的質(zhì)量流量。液氧的蒸發(fā)潛熱為。第九章 傳熱過程與換熱器§9-1 復(fù)合換熱過程§9-2 傳熱過程分析和計(jì)算§9-3 傳熱的增強(qiáng)與削弱§9-4 換熱器§9-5 換熱器的熱計(jì)算要求：通過本章

33、學(xué)習(xí)，從定量上應(yīng)熟練掌握復(fù)合換熱的分析計(jì)算、傳熱過程的分析計(jì)算、對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算、間壁式換熱器的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。從定性角度應(yīng)掌握傳熱過程的熱阻分析方法、臨界熱絕緣直徑的含義、綜合傳熱問題的分析方法。本章重點(diǎn)：一.傳熱過程1.傳熱過程的分析方法工程傳熱計(jì)算中引入傳熱系數(shù)和傳熱過程是因?yàn)榱黧w進(jìn)出口溫度遠(yuǎn)比壁溫容易測(cè)量。傳熱過程是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，一個(gè)完整的傳熱過程至少有三個(gè)換熱環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，每個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié)又可能是若干個(gè)換熱方式的并聯(lián)。傳熱系數(shù)應(yīng)理解成復(fù)合換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。傳熱系數(shù)計(jì)算是換熱器熱計(jì)算的基礎(chǔ)。對(duì)圓管壁、肋壁計(jì)算傳熱系數(shù)時(shí)，應(yīng)注意以哪一側(cè)面積為基準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)考慮污垢熱阻的影響。有效利用熱阻分析法分析實(shí)際的傳熱過程，分析強(qiáng)