傳熱學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、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(guò)程和傳熱系數(shù)要求：通過(guò)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(guò)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(wèn)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(shū)的主要內(nèi)容作了初步概括但沒(méi)有深化，具體更深入的討論在隨后的章節(jié)中體現(xiàn)。本點(diǎn)：1.傳熱學(xué)研究的基本問(wèn)題物體內(nèi)部溫度分布的計(jì)算方法的傳遞速率增強(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)生的熱量傳遞。傅立葉導(dǎo)熱公式：(2)對(duì)流換熱：當(dāng)流體流過(guò)物體表面

2、時(shí)所發(fā)生的熱量傳遞過(guò)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(guò)程共同作用的結(jié)果。由于電磁波只育縝線(xiàn)傳播，所以只有兩個(gè)物體相互看得見(jiàn)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(guò)程及傳熱系數(shù)：熱量從固壁一側(cè)的流體通過(guò)固壁傳向另一側(cè)流體的過(guò)程。最簡(jiǎn)單的傳熱過(guò)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)量守恒定律四定律難點(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，但去阿以(串聯(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

3、維熱量傳遞過(guò)程，且在傳遞過(guò)程中熱量不能有任何形式的損耗?？碱}：1.冬天經(jīng)太陽(yáng)曬過(guò)的棉被蓋起來(lái)很暖和，經(jīng)過(guò)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(guò)程。3.冬天住在新建的居民樓比住舊樓房感覺(jué)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TU中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起，一個(gè)表面已結(jié)霜，另一個(gè)則沒(méi)有。請(qǐng)問(wèn)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1 2-1導(dǎo)熱的基本概念和定律4 2-2導(dǎo)熱微分方程5 2-3一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱6 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

4、因素及導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)學(xué)描寫(xiě)一一導(dǎo)熱微分方程及定解條件。在此M礎(chǔ)上，育然t幾種典型幾何形狀物體的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題用分析方法確定物體內(nèi)的溫度分布和通過(guò)物體的導(dǎo)熱量。本點(diǎn)：1.基制念溫度場(chǎng)t=f(X,y,z,),穩(wěn)態(tài)與三保急態(tài)，一維與二維導(dǎo)熱系數(shù)入2.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7取方向的導(dǎo)熱量處處相等(4)不要求7取方向的溫度梯度處處相等(5)不要求是穩(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(chēng)為溫度控制方程只適用

5、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)是育加守恒定律和傅立葉定律。2淀解條件定解條件包括初始條件和邊界條件。第一類(lèi)邊界條件給定邊界上的溫度值第二類(lèi)邊界條件給定邊界上的熱流密度值第三類(lèi)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(wèn)題的思路主要遵循“物理問(wèn)題數(shù)學(xué)描寫(xiě)求解方程溫度分布熱量計(jì)算”4.一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的解析解1）如何判斷問(wèn)題是維2）兩種求解方法對(duì)具體一維穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源常物性導(dǎo)熱問(wèn)題，T 殳有兩種求解方法：一是直接對(duì)導(dǎo)熱微分方程從數(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定律獲得熱流境。3）溫度分布曲線(xiàn)的繪制

6、對(duì)一維穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源導(dǎo)熱問(wèn)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A(yù)3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(wèn)題的基礎(chǔ)。思：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)人均為常數(shù)。試確定：（1）q,q2及q3的相對(duì)大小；（2）入i和入2的相對(duì)大小。2.一球形貯罐內(nèi)有-196的液氨，外直徑為2m,外包保溫層厚30cm,其入=0.6w/m.k。環(huán)境溫度高達(dá)40,罐外空氣與保溫層間的h=5w/m2.k試計(jì)算通過(guò)保溫層的熱損失并判斷保溫層夕促否結(jié)霜。3.試推導(dǎo)變截面伸展體的導(dǎo)熱微分方程，并寫(xiě)出其邊界條件。假設(shè)伸

7、展體內(nèi)導(dǎo)熱是一維的。第三章三悌急態(tài)導(dǎo)熱3-1胴急態(tài)導(dǎo)熱的基本概念3-1集總、參數(shù)法3-3三悌急態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的微分方程分析要求：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)熟練掌握三悌急態(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(wèn)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(wèn)題并建立其數(shù)學(xué)描寫(xiě)，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。本點(diǎn)；一三悌急態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程1.實(shí)質(zhì)：由于某種原因使物體內(nèi)某點(diǎn)不斷有凈熱量吸收或放出，形成了胴急態(tài)溫度場(chǎng)。2.一維 m 悌急態(tài)導(dǎo)熱的三種情形：見(jiàn)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)

8、即Bi0時(shí)研究非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的一種方法。判別依據(jù):Bi0.2以后，胴急態(tài)導(dǎo)熱進(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(wú)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)法和一維三悌急態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題分析解的定吊計(jì)算。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力咖，哪一個(gè)先達(dá)到爐膛溫度？2.兩塊厚度為30mm的無(wú)限大平板，初始溫度20C,分別用銅和鋼制成，平板兩側(cè)表面溫度突然上升至好0C,試計(jì)算使兩板中心溫度均上升到56c時(shí)兩板所需時(shí)間比。已知a銅=103,a12

9、.9(10-6m2/s)o3.某同學(xué)擬用集總參數(shù)法求解一維長(zhǎng)圓柱的胴急態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，他算出了Fo和Bi數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bi不滿(mǎn)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(shuō)明越小時(shí)物體被力蹴反而溫升越快，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20C,與氣體表面h=10w/m2.k,熱電偶近似為球形， 直彳50.2mm。 試計(jì)算插入10s后， 熱電偶的過(guò)余溫度為初始過(guò)余溫度的百分之幾？要使溫度計(jì)過(guò)余溫度

10、不大于初始過(guò)余溫度的1%,至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？已知熱電偶焊錫絲的=67w/m.k,p=7310kg/m3,c=228J/kg.k。章對(duì)流換熱5-1對(duì)流換熱概說(shuō)5-2對(duì)流換熱的數(shù)學(xué)描寫(xiě)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)海奐熱5-7自然對(duì)流換熱及實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式要求；通過(guò)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(guò)程的強(qiáng)化傳熱措施。本章主要從定量上計(jì)算無(wú)相變流體的對(duì)流換熱，讀者應(yīng)育維確選擇實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算幾種典型的無(wú)相變換熱（管梢內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流，外掠平板、單管及

11、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。本點(diǎn)：一 .對(duì)流換熱及其影響因素對(duì)流換熱是流體掠過(guò)與之有遢差的壁面時(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(guò)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(wèn)題提出強(qiáng)化換熱措施，從定量上講是育就算不同形式的對(duì)流換熱問(wèn)題白及、。對(duì)流換熱的影響因素總的來(lái)說(shuō)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(shuō)明h是一復(fù)雜的過(guò)程量，Newton冷卻公式僅僅是其定義式。二 .牛頓公式三 .分析法求解對(duì)流換熱問(wèn)題的實(shí)質(zhì)分析法求解對(duì)流換熱問(wèn)題的關(guān)鍵是獲得正確的流體內(nèi)溫度分布， 然后利用式5-3求出h,進(jìn)而得

12、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3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(wèn)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(jiàn)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 .無(wú)相變對(duì)流換熱的定吊

13、計(jì)算注息：判斷問(wèn)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?。?、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(wèn)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(mǎn)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(guò)程的理解相似原理和相似準(zhǔn)則數(shù)意義的理解定吊計(jì)算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(méi)有出現(xiàn)流速，h與流體速度場(chǎng)無(wú)關(guān)，這樣說(shuō)

14、對(duì)嗎？5.一般懵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(zhǎng)，tfx指流體在截面x處平均溫度。7.初溫為35C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 C,如果要求水的出口溫度為5C,管長(zhǎng)為多長(zhǎng)？如果改用四根等長(zhǎng)、直徑為25mm的管子并聯(lián)代替前一根管子，問(wèn)每根管子應(yīng)為多長(zhǎng)？第六章凝結(jié)與沸騰換熱凝

15、結(jié)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(guò)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(xiàn)。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h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（R遜代法）；關(guān)聯(lián)式；注意特征長(zhǎng)度和定性溫度4

16、.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(guò)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，或速洵英的摘世。二沸騰換熱1.特點(diǎn)飽和沸騰和過(guò)冷沸騰；大容器沸騰和強(qiáng)制對(duì)流沸騰；沸騰與蒸發(fā)。汽化核心激是衡境強(qiáng)化沸騰的重要參數(shù)。2.大容器飽和沸騰曲線(xiàn)曲線(xiàn)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(wú)關(guān)

17、）。4.臨界熱流密度qmax的意義對(duì)熱流可控：使qqmax,保證設(shè)備安全運(yùn)行不致燒毀對(duì)壁溫可控：使tdc,無(wú)須考慮臨界熱絕緣直徑。工業(yè)輸電線(xiàn)直徑很小，外加絕緣層還能起到增加散熱的作用。二.換熱器型式及對(duì)數(shù)平均溫差1.對(duì)數(shù)平均溫差因?yàn)槔錈崃黧w溫度沿?fù)Q熱面不斷變化，才引入對(duì)數(shù)平均溫差。對(duì)數(shù)平均溫差的物理意義：即冷熱流體溫度分布曲線(xiàn)之間的面積大小。2.各種流動(dòng)型式的比較冷熱流體進(jìn)出口溫度一樣時(shí)，逆流的對(duì)數(shù)平均溫差最大，順流最小。其余流動(dòng)形式介于其間。逆流換熱器有較高的效率，但是冷熱流體各自最高溫度位于換熱器同側(cè)，對(duì)材料要求高。所以常在高溫區(qū)布置為順流，在低溫區(qū)布置成逆流，以避免冷熱流體的最高溫度在同

18、一（則。三.換熱器的熱計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算是換熱器熱計(jì)算的兩種基本類(lèi)型。二者最大的區(qū)別是已知條件中是否有kA。從步驟上看設(shè)計(jì)計(jì)算通常無(wú)須迭代，校核計(jì)算常用迭代法。迭代收斂的判據(jù)是熱平衡偏差小于5%。方法在校核計(jì)算時(shí)也需假定溫度以獲得k，但流體溫度假定的偏差大小又業(yè)的影響不大,LMTD法中溫度的假定直接影響Q的大小。從這一角度說(shuō)方法有一定優(yōu)越性，但LMTD法中可以清楚地知道值的大小， 以便評(píng)價(jià)換熱器流動(dòng)形式的優(yōu)劣。實(shí)際應(yīng)用中采用何方法多是行業(yè)習(xí)慣所然1.在換熱器流體溫度變化圖中，冷熱流體溫度變化大小與其熱容量有何關(guān)系？2.對(duì)殼管式換熱器來(lái)說(shuō)，兩種流體在下列青況下如何布置才合理?1）清潔與不清潔的；2）腐蝕性大與小的；3）溫度高與低的；4）壓力大與小的；5）流量大與小的；6）粘度大與小的。3.為強(qiáng)化一臺(tái)冷油器的傳熱，有人提高冷卻水的流速，效果卻不明顯，試分析原因。4.熱水在兩根相同的管內(nèi)同速