工程热力学与传热学第十三章 传热学绪论ppt课件.ppt

第十三章 绪论 第十四章 导热 第十五章 对流换热原理 第十六章 各种对流换热过程的特征及计算公式 第十七章 辐射换热 第十八章 传热过程与热交换器 （共六章）,第二篇 传 热 学 Heat Transfer,教材:工程热力学和传热学岳丹婷 大连海事大学出版社，2007参考书:1. 传热学杨世铭,陶文铨北京：高等教育出版社，20072. 传热学（重点难点及典型题精解），王秋旺. 西安：西安交通大学出版社，2001。深入提高：1. Heat TransferJ.P holaman-9th-9.ed 20022. 高等传热学贾力等. 北京：高等教育出版社 20033. 微米/纳米尺度传热学刘静. 北京：科学出版社 2001,深入提高 - 参考书:,传热学部分课程专业英语词汇1. heat transfer 传热学 2. heat conduction 导热3. convection heat transfer 对流换热 4. thermal radiation 热辐射5. condensation heat transfer 凝结换热 6. boiling heat transfer 沸腾换热7. number of heat transfer unit 传热单元数 8. heat exchanger 换热器 9. temperature field 温度场 10. Fouriers law 傅里叶定律 11. Isothermal surface 等温面 12. temperature gradient 温度梯度13. unsteady heat conduction 非稳态导热 14. Isotherms 等温线15. lumped method 集总参数法 16. thermal conductivity 导热系数17. heat flux 热流密度 18. thermal resistance 热阻19. Newtons law of cooling 牛顿冷却公式 20. boundary layer 边界层21. thermal boundary layer 热边界层 22. continuity equation 连续性方程23. laminar flow in tube 管内层流 24. turbulent flow in tube 管内湍流25. in-tube boiling 管内沸腾 26. dimensional analysis 量纲分析27. flow boundary layer 流动边界层 28. fin 肋片29. fin efficiency 热效率 30. Reynolds number 雷诺数31. Nusselt number 努谢尔数 32. Prandtl number 普朗克数33. Planckslaw 普朗克定律 34. boundary layer integral equation 边界层积分方程,35boundary layer differential equation 边界层微分方程36boundary condition 边界条件37finite difference 差分38.initial condition 初始条件39transmissivity 穿透比40.mass transfer process 传质过程41.natural convection in infinite space 大空间自然对流42.poor boiling 大容器沸腾43.partial differential equation of heat conduction 导热微分方程44.numerical solution of heat conduction 导热问题数值解45.directional radiation intensity 定向辐射强度46.log-mean temperature difference 对数平均温差47.multidimensional steady state heat conduction 多维稳态导热48.emissivity 发射率49.analytical solution of transient heat conduction 非稳态导热问题分析解50.Fourier number 傅里叶数work method of radiation heat exchange 辐射换热的网络法52.emissive power 辐射力53.Grashof number 格拉晓夫数54.insulating material 隔热材料（保温材料，绝热材料）55.spectral emissive power 光谱辐射力56.excess temperature 过余温度57.nucleate boiling 核态沸腾,58.black body 黑体（绝对黑体）59.flow across single tube 横掠单管60.flow across non-circular cylinder 横掠非圆形截面柱体61.flow across tube bundles 横掠管束62.gray body 灰体63.effectiveness of heat exchanger 换热器的效能64.mixed convection 混合对流65.Kirchhoffs law 基尔霍夫定律66.cross strings method 交叉线法67.view factor ,angle factor 角系数68.heat conduction with internal heat source 具有内热源的导热69.governing equation 控制方程70.Laplace equation 拉普拉斯方程71.Lamberts law 兰贝特定律72.discretized equation 离散方程73.critical insulation radius 临界绝缘直径74 diffuse surface 漫射表面75.film-wise condensation 膜状凝结76.internal flow 内部流动77.counter-flow 逆流78.gaseous radiation 气体辐射79.enhancement of heat transfer 强化传热80.forced convection 强制对流,81.heat pipe 热管82.heat transfer rate 热流量83.time constant 时间常数84.numerical solution 数值解85.Stefan-Boltzmanns law 斯特潘-波耳兹曼定律86.velocity boundary layer 速度边界层87.solar radiation 太阳辐射88.characteristic length 特征长度89.characteristic number 特征数（准则数）90.irradiation 投入辐射91.turbulent flow 湍流92.external flow 外部流动93.flow along a flat plate 外掠平板94.Wiens displacement law 维恩位移定律95.green house effect 温室效应96.steady state heat conduction 稳态导热97.thermal resistance of fouling 污垢热阻98.absorptivity 吸收比99.back difference 向后差分100.forward difference 向前差分101.similarity principle 相似原理102.shape factor 形状因子103.1-dimensional steady state heat conduction 一维稳态导热,第十三章 绪论,第一节 传热学的研究对象 第二节 热传递的三种基本方式 第三节 导热过程、对流换热过程、辐射 换热过程和传热过程,传热学是研究热量传递规律的科学 （以及热量传递的机理、规律、计算和测试方法） 满足或确定设备所应有的热传递速率， 确保设备所要求的温度分布； t=f(x,y,z,)，以满足该设备的技术要求。热量传递过程的推动力：温差 凡是有温度差的地方就有热量传递； 热量传递是自然界和生产技术中一种非常普遍的现象。,第一节 传热学的研究对象,工程热力学和传热学之间的联系与区别热力学与传热学之间的联系(1) 都以热现象为研究对象，研究热能的传递与转换过程中的基 本规律；(2) 热力学的基本定律，也是传热学的基础热力学与传热学之间的区别(1) 工程热力学着重解决热力过程进行的条件、方向和深度,研 究能量数量和质量方面的情况。经典热力学不考虑能量传递 过程所需的时间。(2) 工程热力学主要研究可逆过程（冷、热介质温差无限小的情 况下），而传热学研究的一切热量传递过程是不可逆过程。(3) 工程热力学不仔细研究过程进行的不同时刻与设备的不同地 点上温度变化情况，而这是传热学感兴趣的话题。,传热学与工程热力学研究的问题不同,铁球（温度：300度）水（温度：20度）铁球落入水中热力学：条件、方向、深度tm , Q，Sg传热学：过程的速率t = f (x, y, z, ); Q = f ( ),冰箱(机械能热能),飞机 (热能机械能),汽车(热能机械能),热电厂 (热能机械能),传热学及其在科学技术和工程中的应用十分广泛,探索白色世界的奥秘 中国南北极地考察,特别是在下列技术领域大量存在传热问题,动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术,传热学在生产技术等众多领域中的应用十分广泛：,在几个特殊领域中也有许多应用:,a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机b 微电子： 电子芯片冷却c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织器官的冷冻保存d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温水源热泵f 新能源：太阳能；燃料电池等等,第二节 热传递的三种基本方式,1.热传导(heat conduction) ：不同温度的物体之间通过直接接触，或同一物体不同温度的各部分之间，当没有宏观相对位移时，由分子、原子或自由电子等微粒的热运动来传递热量的过程，简称“导热” 。,3.热辐射(thermal radiation)：当物体的温度高于绝对温度时，物体由于具有一定温度而向外放射辐射能，辐射能通过电磁波向外传播。物体将热能转化为向外放射辐射能的现象称为“热辐射”。,2.热对流(thermal convection)：它是流体不同温度的各部分之间，由流体微团宏观相对位移来传递热量的过程。,第三节 导热过程、对流换热过程、辐射换热 过程和传热过程,传热过程 我们将热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中的过 程称为传热过程。在传热过程中，三种热量传递方式（导热、对 流换热、辐射换热）往往同时存在。 一般来说，稳态传热过程包括串联着的三个环节：（1）从热流体到壁面高温侧的热量传递；（2）从壁面高温侧到壁面低温测的热量传递，亦即穿过固体壁的 导热；（3）从壁面低温侧到冷流体的热量传递。 由于是稳态过程，通过串联着的每个环节的热流量应该是 相同的。,一、导热公式（导热）,导热热阻,二、对流换热公式（对流换热）,牛顿冷却定律,对流换热热阻,三、辐射换热公式,具有不同表面温度的物体之间，依靠热辐射进行的热传递过程，或者有热辐射能力的气体与包壳之间热传递过程，均称为辐射换热。,Cs为该辐射系统的辐射系数，它和参与辐射物体的性质、物体之间的距离、相对论位置、物体的形状等因素有关，其单位为 W/m2K4,柴油机传热方式示意图:,柴油机传热热阻示意图,(1)由燃气传递给内壁面的对流换热量和辐射换热的热流量公式分别为：,对流换热量,辐射换热量,总热流量,(2)通过缸壁的导热热流量Q2为：,（3）气缸外表面与水之间的对流换热流量Q3为：,稳定情况下由Q1=Q2=Q3=Q，得：,传热公式,k称为传热系数，单位为W/m2K。它表示冷、介质温差为1K时，每平方米传热面积在1秒钟内所传递的热量数。k愈大，传热愈强烈，即热传递的速率愈大。,热流密度：单位时间内通过单位面积的热流量。,例1 有一平底铝制水壶，壶底直径D为24cm，底厚=2mm，内装tf2=20C的冷水，置于电炉上。已知铝的导热系数为200W/(mK)，传热热流量Q=400W，壶内壁对冷水的换热系数为200W/(m2K) ，求壶底外壁的温度t1。,解：,本章小结,基本概念 ：,导热,对流换热,辐射换热,基本公式：,传热学与工程热力学的联系和区别,传热学研究的对象,（热传递的三种 基本方式）,