No01 0926 1 緒論傳熱學(xué)

1、2022-3-61AAAA 2022-3-62教材教材傳熱學(xué)傳熱學(xué)楊世銘、陶文銓編著，第四版楊世銘、陶文銓編著，第四版Max Jakob(1879-1955)，任教于，任教于Illinois理工學(xué)院，建立了舉世聞名的理工學(xué)院，建立了舉世聞名的Jakob實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，室， 參見(jiàn)課本參見(jiàn)課本p.311楊世銘先生楊世銘先生1953年畢業(yè)于年畢業(yè)于Illinois理工學(xué)理工學(xué)院，師從院，師從Jakob教授；教授；陶文銓教授陶文銓教授(院士院士) 師從楊世銘教授；師從楊世銘教授；2022-3-63n傳熱學(xué)傳熱學(xué)戴鍋生，高等教育出版社戴鍋生，高等教育出版社, 第二版第二版nHeat Transfer - A

2、 Practical Approach(2nd Edition), by YUNUS A.CENGELn Fundamentals of Heat and Mass Transfer F. P. Incropera, D.P. DeWittn對(duì)流換熱對(duì)流換熱V. S. 阿巴茲阿巴茲n凝結(jié)和沸騰凝結(jié)和沸騰施明恒等編著施明恒等編著n數(shù)值傳熱學(xué)數(shù)值傳熱學(xué)陶文銓編著陶文銓編著n輻射換熱輻射換熱余其錚編著余其錚編著參考書參考書2022-3-64n王秋旺王秋旺, 曾敏編著曾敏編著.傳熱學(xué)傳熱學(xué)要點(diǎn)與解題要點(diǎn)與解題.西安交通大學(xué)出版社，西安交通大學(xué)出版社，2006.n胡小平胡小平, 任海峰編著任海峰編著.傳

3、熱學(xué)考試要點(diǎn)與真題精解傳熱學(xué)考試要點(diǎn)與真題精解.國(guó)防科技大學(xué)出版社國(guó)防科技大學(xué)出版社, 2007. 參考書參考書2022-3-65第一章第一章 緒論緒論2022-3-661-0 1-0 概概 述述 1. 1. 傳熱學(xué)的研究對(duì)象傳熱學(xué)的研究對(duì)象 (2)(2) 熱量傳遞過(guò)程的推動(dòng)力熱量傳遞過(guò)程的推動(dòng)力？(1) (1) 定義？定義？熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律有溫差就會(huì)有傳熱有溫差就會(huì)有傳熱2022-3-672. 傳熱學(xué)與熱力學(xué)的區(qū)別傳熱學(xué)與熱力學(xué)的區(qū)別熱力學(xué)熱力學(xué) 系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)到系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)到另一個(gè)平衡態(tài)的過(guò)程另一個(gè)平衡態(tài)的過(guò)程中傳遞熱量的多少。中傳遞熱量的多少。傳熱學(xué)傳熱學(xué) 關(guān)心的是熱量

4、傳關(guān)心的是熱量傳遞的過(guò)程，即熱遞的過(guò)程，即熱量傳遞的速率。量傳遞的速率。熱力學(xué)：傳熱學(xué)：tm)(),(fzyxt水，M220oC鐵塊, M1300oC2022-3-683. 傳熱學(xué)應(yīng)用實(shí)例傳熱學(xué)應(yīng)用實(shí)例自然界與生產(chǎn)過(guò)程到處存在溫差 傳熱很普遍傳熱很普遍 (1) 日常生活中的例子：日常生活中的例子：2022-3-69、人體為恒溫體。若房間里氣體的溫度在夏天和冬天都保持20度, 那么在冬天與夏天、人在房間里所穿的衣服能否一樣？為什么？2022-3-610、夏天人在同樣溫度（如：25度）的空氣和水中的感覺(jué)不一樣。為什么？2022-3-611、北方寒冷地區(qū)，建筑房屋都是雙層玻璃，以利于保溫。如何解釋其

5、道理？2022-3-612、為什么耳朵大的人更容易生凍瘡? 2022-3-613、用紙可以燒開水，你相信嗎？ 燒開水時(shí)，為什么一旦水燒干了，鋁壺就很容易燒壞？2022-3-614、在宇宙飛船的座艙內(nèi),有一個(gè)熱雞蛋,座艙內(nèi)的壓力和氣溫保持恒定。試問(wèn)哪種情況下雞蛋冷得快：飛船在地面時(shí)還是在外層空間時(shí)?2022-3-615、一塊尺寸約為30mm30mm5mm的冰塊，懸掛在靜止的溫度為20的大氣中。冰塊經(jīng)過(guò)一段時(shí)間熔化后，形狀有何變化？2022-3-616、摩托車手的膝蓋需要特別的保溫, 為什么? 2022-3-617、冬天，隔著玻璃曬太陽(yáng)感覺(jué)更暖和，為什么？2022-3-618、置于室外的冷庫(kù)應(yīng)該是

6、什么顏色（深或淺）的比較好？有人說(shuō)，外表是白色的冰箱（白色家電）比外表是綠色的冰箱省電。你是否同一這個(gè)觀點(diǎn)？2022-3-619、冬季沙漠中的變色龍身體迎著太陽(yáng)的一側(cè)變深，而另一測(cè)變淺，為什么？2022-3-62020世紀(jì)70年代20世紀(jì)90年代10w/cm2100w/cm2集成電路芯片集成電路芯片航空航天航空航天（1）高溫葉片氣膜冷卻；）高溫葉片氣膜冷卻；（2）火箭推力室的再生冷卻與發(fā)汗冷卻；）火箭推力室的再生冷卻與發(fā)汗冷卻；（3）衛(wèi)星與空間站熱控制；）衛(wèi)星與空間站熱控制；（4）空間飛行器重返大氣層冷卻；）空間飛行器重返大氣層冷卻；（5）超高音速飛行器冷卻；）超高音速飛行器冷卻；（6）核熱火

7、箭、電火箭；微型火箭（電火箭、）核熱火箭、電火箭；微型火箭（電火箭、化學(xué)火箭）；太陽(yáng)能高空無(wú)人飛機(jī)化學(xué)火箭）；太陽(yáng)能高空無(wú)人飛機(jī)2022-3-621生物醫(yī)學(xué)：腫瘤高溫?zé)岑?；生物醫(yī)學(xué)：腫瘤高溫?zé)岑煟?生物芯片；生物芯片； 組織與器官的冷凍保存組織與器官的冷凍保存軍軍 事：飛機(jī)、坦克；激光武器；彈藥貯存事：飛機(jī)、坦克；激光武器；彈藥貯存制制 冷：跨臨界二氧化碳汽車空調(diào)冷：跨臨界二氧化碳汽車空調(diào)/熱泵；熱泵； 高溫水源熱泵高溫水源熱泵新新 能能 源：太陽(yáng)能；源：太陽(yáng)能； 燃料電池燃料電池2022-3-622t0 xQ800 C20 C4 傳熱過(guò)程的分類傳熱過(guò)程的分類t0 x突然加熱到800C20 C

8、2022-3-6235 學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 通過(guò)學(xué)習(xí)能熟練掌握傳熱過(guò)程的基本規(guī)通過(guò)學(xué)習(xí)能熟練掌握傳熱過(guò)程的基本規(guī)律、實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)及分析計(jì)算方法，從而達(dá)律、實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)及分析計(jì)算方法，從而達(dá)到到認(rèn)識(shí)、控制、優(yōu)化傳熱過(guò)程認(rèn)識(shí)、控制、優(yōu)化傳熱過(guò)程的目的。的目的。 2022-3-6241-1 熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式導(dǎo)熱對(duì)流輻射定義屬性特點(diǎn)2022-3-625(1) 概念概念 定義：定義：物體各部分之間物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)（無(wú)宏觀位不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)（無(wú)宏觀位移）移），依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞稱導(dǎo)熱

9、。而產(chǎn)生的熱量傳遞稱導(dǎo)熱。 如：固體與固體之間及固體內(nèi)部的熱量傳遞。如：固體與固體之間及固體內(nèi)部的熱量傳遞。 導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）2022-3-626 從微觀角度分析氣體、液體、導(dǎo)電固體與非金屬固體的導(dǎo)從微觀角度分析氣體、液體、導(dǎo)電固體與非金屬固體的導(dǎo)熱機(jī)理。熱機(jī)理。 n 氣體中氣體中：導(dǎo)熱是氣體：導(dǎo)熱是氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果，時(shí)相互碰撞的結(jié)果，溫度升高，動(dòng)能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使熱能溫度升高，動(dòng)能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使熱能從高溫傳到低溫處。從高溫傳到低溫處。 2022-3-627n 導(dǎo)電固體：導(dǎo)電固體：其中有許多其中有許多自由

10、電子自由電子，它們，它們?cè)诰Ц裰g像在晶格之間像氣體分子那樣運(yùn)動(dòng)氣體分子那樣運(yùn)動(dòng)。自由電子的運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)電固體的導(dǎo)。自由電子的運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)電固體的導(dǎo)熱中起主導(dǎo)作用。熱中起主導(dǎo)作用。 n 非導(dǎo)電固體：非導(dǎo)電固體：導(dǎo)熱是通過(guò)導(dǎo)熱是通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)所產(chǎn)生的彈所產(chǎn)生的彈性波來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即原子、分子在其平衡位置附近的振性波來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即原子、分子在其平衡位置附近的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2022-3-628n 液體的導(dǎo)熱機(jī)理：液體的導(dǎo)熱機(jī)理：存在兩種不同的觀點(diǎn)：存在兩種不同的觀點(diǎn)： 第一種觀點(diǎn)第一種觀點(diǎn)類似于氣體，只是復(fù)雜些，因液體分子的間距類似于氣體，只是復(fù)雜些，因液體分子的間距較近，分子間的作

11、用力對(duì)碰撞的影響比氣體大；較近，分子間的作用力對(duì)碰撞的影響比氣體大； 第二種觀點(diǎn)第二種觀點(diǎn)類似于非導(dǎo)電固體，主要依靠彈性波（晶格的類似于非導(dǎo)電固體，主要依靠彈性波（晶格的振動(dòng)，原子、分子在其平衡位置附近的振動(dòng)產(chǎn)生的）的作用。振動(dòng)，原子、分子在其平衡位置附近的振動(dòng)產(chǎn)生的）的作用。 說(shuō)明：說(shuō)明：在傳熱學(xué)中，只研究導(dǎo)熱現(xiàn)象的在傳熱學(xué)中，只研究導(dǎo)熱現(xiàn)象的宏觀宏觀規(guī)律。規(guī)律。 2022-3-629 1) 導(dǎo)熱的基本定律導(dǎo)熱的基本定律( Fourier 定律定律)： 1822年，法國(guó)數(shù)學(xué)家年，法國(guó)數(shù)學(xué)家Fourier: W ddxtA2mW ddxtAqt0 x dxdtQ(2) 導(dǎo)熱的基本定律：導(dǎo)熱的基

12、本定律：說(shuō)明：說(shuō)明：熱流量熱流量 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一給定面積的熱量稱為熱流量，記為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一給定面積的熱量稱為熱流量，記為，單位，單位W。 熱流密度（面積熱流量）熱流密度（面積熱流量） q 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量稱為熱流密度，記為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量稱為熱流密度，記為q ，單位，單位 W/m2。2022-3-630 2) 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，參數(shù)，與材料種類和溫度有關(guān)與材料種類和溫度有關(guān)。氣體液體非金屬固體金屬 3) 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及其導(dǎo)熱熱阻一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及其導(dǎo)熱熱阻 如圖右圖所示，穩(wěn)態(tài)如圖右圖所示，穩(wěn)態(tài) q = const，于是，于是積分積分Fourier定律有定律有210 dd21wwttttqt