No01 0926 1 緒論傳熱學

1、2022-3-61AAAA 2022-3-62教材教材傳熱學傳熱學楊世銘、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理工學院，建立了舉世聞名的理工學院，建立了舉世聞名的Jakob實驗實驗室，室， 參見課本參見課本p.311楊世銘先生楊世銘先生1953年畢業(yè)于年畢業(yè)于Illinois理工學理工學院，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傳熱學傳熱學戴鍋生，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對流換熱對流換熱V. S. 阿巴茲阿巴茲n凝結和沸騰凝結和沸騰施明恒等編著施明恒等編著n數(shù)值傳熱學數(shù)值傳熱學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.傳熱學傳熱學要點與解題要點與解題.西安交通大學出版社，西安交通大學出版社，2006.n胡小平胡小平, 任海峰編著任海峰編著.傳

3、熱學考試要點與真題精解傳熱學考試要點與真題精解.國防科技大學出版社國防科技大學出版社, 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. 傳熱學的研究對象傳熱學的研究對象 (2)(2) 熱量傳遞過程的推動力熱量傳遞過程的推動力？(1) (1) 定義？定義？熱力學第二定律熱力學第二定律有溫差就會有傳熱有溫差就會有傳熱2022-3-672. 傳熱學與熱力學的區(qū)別傳熱學與熱力學的區(qū)別熱力學熱力學 系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)的過程另一個平衡態(tài)的過程中傳遞熱量的多少。中傳遞熱量的多少。傳熱學傳熱學 關心的是熱量

4、傳關心的是熱量傳遞的過程，即熱遞的過程，即熱量傳遞的速率。量傳遞的速率。熱力學：傳熱學：tm)(),(fzyxt水，M220oC鐵塊, M1300oC2022-3-683. 傳熱學應用實例傳熱學應用實例自然界與生產過程到處存在溫差 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，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,有一個熱雞蛋,座艙內的壓力和氣溫保持恒定。試問哪種情況下雞蛋冷得快：飛船在地面時還是在外層空間時?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。冰塊經過一段時間熔化后，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，隔著玻璃曬太陽感覺更暖和，為什么？2022-3-618、置于室外的冷庫應該是

6、什么顏色（深或淺）的比較好？有人說，外表是白色的冰箱（白色家電）比外表是綠色的冰箱省電。你是否同一這個觀點？2022-3-619、冬季沙漠中的變色龍身體迎著太陽的一側變深，而另一測變淺，為什么？2022-3-62020世紀70年代20世紀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、化學火箭）；太陽能高空無人飛機化學火箭）；太陽能高空無人飛機2022-3-621生物醫(yī)學：腫瘤高溫熱療；生物醫(yī)學：腫瘤高溫熱療； 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、坦克；激光武器；彈藥貯存事：飛機、坦克；激光武器；彈藥貯存制制 冷：跨臨界二氧化碳汽車空調冷：跨臨界二氧化碳汽車空調/熱泵；熱泵； 高溫水源熱泵高溫水源熱泵新新 能能 源：太陽能；源：太陽能； 燃料電池燃料電池2022-3-622t0 xQ800 C20 C4 傳熱過程的分類傳熱過程的分類t0 x突然加熱到800C20 C

8、2022-3-6235 學習目的學習目的 通過學習能熟練掌握傳熱過程的基本規(guī)通過學習能熟練掌握傳熱過程的基本規(guī)律、實驗測試技術及分析計算方法，從而達律、實驗測試技術及分析計算方法，從而達到到認識、控制、優(yōu)化傳熱過程認識、控制、優(yōu)化傳熱過程的目的。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熱對流輻射定義屬性特點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)生相對位移時（無宏觀位不發(fā)生相對位移時（無宏觀位移）移），依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱導熱

9、。而產生的熱量傳遞稱導熱。 如：固體與固體之間及固體內部的熱量傳遞。如：固體與固體之間及固體內部的熱量傳遞。 導熱（熱傳導）導熱（熱傳導）2022-3-626 從微觀角度分析氣體、液體、導電固體與非金屬固體的導從微觀角度分析氣體、液體、導電固體與非金屬固體的導熱機理。熱機理。 n 氣體中氣體中：導熱是氣體：導熱是氣體分子不規(guī)則熱運動分子不規(guī)則熱運動時相互碰撞的結果，時相互碰撞的結果，溫度升高，動能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使熱能溫度升高，動能增大，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 導電固體：導電固體：其中有許多其中有許多自由

10、電子自由電子，它們，它們在晶格之間像在晶格之間像氣體分子那樣運動氣體分子那樣運動。自由電子的運動在導電固體的導。自由電子的運動在導電固體的導熱中起主導作用。熱中起主導作用。 n 非導電固體：非導電固體：導熱是通過導熱是通過晶格結構的振動晶格結構的振動所產生的彈所產生的彈性波來實現(xiàn)的，即原子、分子在其平衡位置附近的振性波來實現(xiàn)的，即原子、分子在其平衡位置附近的振動來實現(xiàn)的。動來實現(xiàn)的。2022-3-628n 液體的導熱機理：液體的導熱機理：存在兩種不同的觀點：存在兩種不同的觀點： 第一種觀點第一種觀點類似于氣體，只是復雜些，因液體分子的間距類似于氣體，只是復雜些，因液體分子的間距較近，分子間的作

11、用力對碰撞的影響比氣體大；較近，分子間的作用力對碰撞的影響比氣體大； 第二種觀點第二種觀點類似于非導電固體，主要依靠彈性波（晶格的類似于非導電固體，主要依靠彈性波（晶格的振動，原子、分子在其平衡位置附近的振動產生的）的作用。振動，原子、分子在其平衡位置附近的振動產生的）的作用。 說明：說明：在傳熱學中，只研究導熱現(xiàn)象的在傳熱學中，只研究導熱現(xiàn)象的宏觀宏觀規(guī)律。規(guī)律。 2022-3-629 1) 導熱的基本定律導熱的基本定律( Fourier 定律定律)： 1822年，法國數(shù)學家年，法國數(shù)學家Fourier: W ddxtA2mW ddxtAqt0 x dxdtQ(2) 導熱的基本定律：導熱的基

12、本定律：說明：說明：熱流量熱流量 單位時間內通過某一給定面積的熱量稱為熱流量，記為單位時間內通過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 單位時間內通過單位面積的熱量稱為熱流密度，記為單位時間內通過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) 導熱系數(shù)導熱系數(shù) 表征材料導熱能力的大小，是一種物性表征材料導熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，參數(shù)，與材料種類和溫度有關與材料種類和溫度有關。氣體液體非金屬固體金屬 3) 一維穩(wěn)態(tài)導熱及其導熱熱阻一維穩(wěn)態(tài)導熱及其導熱熱阻 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