第一章
传热学是研究有温差存在时热量传递规律的学科。
1)物体内只要存在温差,就有热量从物体的高温部分传向低
温部分;
2)物体之间存在温差时,热量就会自发的从高温物体传向低
温物体。
根据物体温度与时间的关系,热量传递过程可分为两类:稳
态传热过程和非稳态传热过程。
传热学研究的对象是热量传递规律。
热流量:单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量,
记为φ,单位W。
热流密度(面积热流量):单位时间内通过单位面积的热
量称为热流密度,记为q,单位w/m2。
热量传递的三种基本方式:
1.热传导(导热):物体各部分之间不发生相对位移时,依
靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热
量传递称热传导。
导热的基本规律(傅立叶定律):
λ称为热导率,又称导热系数,表征材料导热性能优劣的参数,
是一种物性参数,单位:w/mk。不同材料的导热系数值不同,
即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高,
良导电体,也是良导热体,液体次之,气体最小。
2.热对流:是指由于流体的宏观运动,从而使流体各部分之间
发生相对位移,冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
对流仅发生在流体中,对流的同时必伴随有导热现象。
对流换热:指流体流经固体表面时流体与固体表面之间的热量
传递现象。
1)根据对流换热时是否发生相变分:相变对流换热和单相
对
流换热。
2)根据引起流动的原因分:自然对流和强制对流。
对流换热的基本规律牛顿冷却公式q=h△tΦ=Ah△t
h—比例系数(表面传热系数),单位W/(m2·K)。
h的物理意义:单位温差作用下通过单位面积的热流量。
一般地,就介质而言:水的对流传热比空气强烈;
就传热方式而言:有相变的强于无相变的;强制对流强于自
然对流。
3.热辐射:物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因
热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
辐射传热:辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进
行
的物体间的热量传递称辐射传热。
导热、对流两种热量传递方式,只在有物质存在的条件下,才能实现,
而热辐射不需中间介质,可以在真空中传递,而且在真空中辐
射能的传递最有效。
在辐射传热过程中,不仅有能量的转移,而且伴随有能量形式的
转换。
辐射传热是一种双向热流同时存在的换热过程,即不仅高温物
体向低
温物体辐射热能,而且低温物体向高温物体辐射热能。
把吸收率等于1的物体称黑体,是一种假想的理想物体。
实际物体辐射热流量根据斯忒潘——玻耳兹曼定律求得:
Φ=εAσT?
传热过程:热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中
去的过程称传热过程。
传热过程三个环节:1.从热流体到壁面高温侧的热量传递;2.
从壁面