傳熱學(xué)B機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)課程

1、課程安排（32學(xué)時(shí)）第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)第三章第三章 非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)第四章第四章 熱傳導(dǎo)問題的數(shù)值解法熱傳導(dǎo)問題的數(shù)值解法第五章第五章 對流傳熱的理論基礎(chǔ)對流傳熱的理論基礎(chǔ)第六章第六章 單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式單相對流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式第七章第七章 相變對流傳熱相變對流傳熱第八章第八章 熱輻射基本定律和輻射特性熱輻射基本定律和輻射特性第九章第九章 輻射傳熱的計(jì)算輻射傳熱的計(jì)算第1頁/共51頁第一頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。參考資料第2頁/共51頁第二頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。第一章 緒論 1.1 1.1 傳熱學(xué)的研究內(nèi)容傳熱學(xué)的研究內(nèi)容

2、 1.2 1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用 1.3 1.3 熱量傳遞的基本方式熱量傳遞的基本方式 1.4 1.4 傳熱過程實(shí)例分析傳熱過程實(shí)例分析 第3頁/共51頁第三頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。l熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律1.1 傳熱學(xué)的研究內(nèi)容（1 1）與傳熱學(xué)有關(guān)的幾個(gè)概念和定律）與傳熱學(xué)有關(guān)的幾個(gè)概念和定律 l熱量熱量定義：由于溫差的存在而導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)化過程中所轉(zhuǎn)移的熱能。定義：由于溫差的存在而導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)化過程中所轉(zhuǎn)移的熱能。定義：熱量只能從高溫物體傳向低溫物體或者從物體的高溫部分傳向低溫部定義：熱量只能從高溫物體傳向低溫物體或者從物體的高溫部分傳向低溫部分。

3、分。l傳熱過程傳熱過程定義：在溫差存在情況下，熱能傳遞的過程。定義：在溫差存在情況下，熱能傳遞的過程。穩(wěn)態(tài)傳熱過程：物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變的傳熱過程。穩(wěn)態(tài)傳熱過程：物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而變的傳熱過程。非穩(wěn)態(tài)傳熱過程：物體中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化而變化的的熱傳遞過程。非穩(wěn)態(tài)傳熱過程：物體中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化而變化的的熱傳遞過程。第4頁/共51頁第四頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.1 傳熱學(xué)的研究內(nèi)容（2 2）傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)的關(guān)系）傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)的關(guān)系 油，油，M M2 22020o oC C鐵塊鐵塊, M, M1 1300300o oC C工程熱力學(xué)：研究處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，

4、其中不存在溫差或者壓力差。工程熱力學(xué)：研究處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，其中不存在溫差或者壓力差。傳熱過程傳熱過程1.1.鐵塊和油最終的溫度分別是多少？鐵塊和油最終的溫度分別是多少？2.2.傳遞了多少熱量？傳遞了多少熱量？3.3.熱能是以什么方式傳遞的？熱能是以什么方式傳遞的？4.4.系統(tǒng)多長時(shí)間達(dá)到熱平衡？系統(tǒng)多長時(shí)間達(dá)到熱平衡？傳熱學(xué)：研究溫差存在時(shí)熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)。傳熱學(xué)：研究溫差存在時(shí)熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)。第5頁/共51頁第五頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.1 傳熱學(xué)的研究內(nèi)容（3 3）連續(xù)性假設(shè)）連續(xù)性假設(shè) 在本課程的討論范圍內(nèi)，將假定所研究的物體中的溫度、密度、速度、壓力等參數(shù)都在本課

5、程的討論范圍內(nèi)，將假定所研究的物體中的溫度、密度、速度、壓力等參數(shù)都是空間的連續(xù)函數(shù)。是空間的連續(xù)函數(shù)。除非研究到微米級(jí)別的幾何尺度中的熱量傳遞現(xiàn)象，或者高空極其稀薄除非研究到微米級(jí)別的幾何尺度中的熱量傳遞現(xiàn)象，或者高空極其稀薄氣體中的熱量傳遞，常規(guī)尺度的物體都滿足這一假設(shè)。氣體中的熱量傳遞，常規(guī)尺度的物體都滿足這一假設(shè)。微機(jī)電系統(tǒng)（微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）：尺寸在）：尺寸在1微米微米-1毫米，不能采用連續(xù)性假設(shè)。毫米，不能采用連續(xù)性假設(shè)。第6頁/共51頁第六頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分?？奁谋奁谋?.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用地球溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)第7頁/共51頁第七頁，編輯于星期日

6、：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用宇宙火星夜間表面溫度分布火星夜間表面溫度分布太陽系九大行星表面平均溫度太陽系九大行星表面平均溫度水星水星 夜晚夜晚-170(-170(固體表面固體表面) ) 金星金星 480(480(固體表面固體表面) ) 地球地球 22(22(固體表面固體表面) ) 火星火星 -23(-23(固體表面固體表面) ) 木星木星 -150(-150(云云) ) 土星土星 -180(-180(云云) ) 天王星天王星 -210(-210(云云) ) 海王星海王星 -220(-220(云云) )冥王星冥王星 -230-230第8頁/共51頁第八頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三

7、十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用人體遠(yuǎn)紅外熱成像，人體溫度遠(yuǎn)紅外熱成像，人體溫度分布。受到外界環(huán)境（進(jìn)分布。受到外界環(huán)境（進(jìn)食、運(yùn)動(dòng)、情緒等）的影食、運(yùn)動(dòng)、情緒等）的影響，體溫一直在變化。響，體溫一直在變化。冷冷熱熱第9頁/共51頁第九頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用日常生活住住穿穿吃吃行行用用第10頁/共51頁第十頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用航空航天美國哥倫比亞號(hào)美國哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)左翼上航天飛機(jī)左翼上的裂紋的裂紋20112011上半年，發(fā)射上半年，發(fā)射 “天宮天宮一號(hào)一號(hào)” ，下半年發(fā)射，下半年發(fā)射“神神八八”將與將與“

8、天宮一號(hào)天宮一號(hào)”無人無人對接兩年內(nèi)，還要發(fā)射對接兩年內(nèi)，還要發(fā)射“神神九九”、“神十神十”，最終實(shí)現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)載人空間對接，為空間站做載人空間對接，為空間站做準(zhǔn)備準(zhǔn)備空間站熱控制空間站熱控制空間飛行器重返大氣層冷卻空間飛行器重返大氣層冷卻第11頁/共51頁第十一頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用航空航天美國美國X-51A超高聲速飛行超高聲速飛行器想象圖器想象圖 超高音速導(dǎo)彈超高音速導(dǎo)彈光子火箭光子火箭超高音速飛行器冷卻超高音速飛行器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)等部件冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)等部件冷卻第12頁/共51頁第十二頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用微電子風(fēng)冷風(fēng)

9、冷熱管熱管+ +液冷液冷第13頁/共51頁第十三頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)20102010年年7 7月，四川臥龍?jiān)?，四川臥龍大熊貓研究中心誕生世大熊貓研究中心誕生世界首個(gè)凍精熊貓寶寶，界首個(gè)凍精熊貓寶寶，采用的精子冷凍了采用的精子冷凍了2 2年年多。多。英國皇家植物園種子庫英國皇家植物園種子庫低溫處理病變組織低溫處理病變組織低溫冷藏低溫冷藏腫瘤熱療腫瘤熱療低溫醫(yī)療低溫醫(yī)療溫度控制是關(guān)鍵溫度控制是關(guān)鍵加熱使腫瘤細(xì)胞凋亡加熱使腫瘤細(xì)胞凋亡第14頁/共51頁第十四頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用其它工業(yè)鑄造業(yè)鑄造業(yè)廠房等的溫度

10、控制廠房等的溫度控制第15頁/共51頁第十五頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.2 傳熱學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用總結(jié) 常識(shí)常識(shí) 專業(yè)基礎(chǔ)專業(yè)基礎(chǔ) 地球地球 宇宙宇宙 人體人體 日常生活日常生活 航空航天航空航天 微電子微電子 生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué) 鑄造業(yè)鑄造業(yè) 傳熱學(xué)傳熱學(xué)傳熱現(xiàn)象非常普遍傳熱現(xiàn)象非常普遍第16頁/共51頁第十六頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) 800K800K300K300K物體各部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)，依靠分子、原子物體各部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)，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)生的熱能傳遞及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)

11、動(dòng)而產(chǎn)生的熱能傳遞1. 1. 必須有溫差必須有溫差熱傳導(dǎo)的機(jī)理？熱傳導(dǎo)的機(jī)理？2. 2. 必須直接接觸必須直接接觸3. 3. 物體各部分間不發(fā)物體各部分間不發(fā)生相對位移生相對位移第17頁/共51頁第十七頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) l一維導(dǎo)熱一維導(dǎo)熱xABdllA A面溫度恒定為面溫度恒定為t tw1w1lB B面溫度恒定為面溫度恒定為t tw2w2l其它表面絕熱其它表面絕熱lll (delta)(delta)ldd lt tw1w1ttw2w2該平板的傳熱為一維導(dǎo)熱，沿該平板的傳熱為一維導(dǎo)熱，沿l l和和d d方向沒有傳熱方向沒有傳熱第

12、18頁/共51頁第十八頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) 單位時(shí)間內(nèi)通過平板各個(gè)截面的熱量單位時(shí)間內(nèi)通過平板各個(gè)截面的熱量 均相等均相等A1 in 1out 2in= 2out平板內(nèi)部沒有內(nèi)熱源平板內(nèi)部沒有內(nèi)熱源 1out= 2in in= 1out= 2in= 2out= out= in= 1out通過面通過面A1A1的熱量的熱量xA1A2AB1 in out單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)溫度恒定溫度恒定第19頁/共51頁第十九頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) l導(dǎo)熱基本定律導(dǎo)熱基本定律dxdtAFo

13、urierFourier導(dǎo)熱基本定律：導(dǎo)熱基本定律：A A：垂直于導(dǎo)熱方向的截面積：垂直于導(dǎo)熱方向的截面積mm2 2 ； ：導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）：導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）W/( m K)W/( m K)。t t2 2-t-t1 1=dt=dtdxdx t tw1w1t tw2w2x xt t1 1t t2 2 dxdtAq熱流密度：單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量熱流密度：單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量第20頁/共51頁第二十頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) l導(dǎo)熱基本定律導(dǎo)熱基本定律aconstAdxdt假定導(dǎo)熱系數(shù)為定值假定導(dǎo)熱系數(shù)為定值21, 0ww

14、ttxttxbaxtdxdtA112wwwtbtta21112wwwwwttAtxtttt t2 2-t-t1 1=dt=dtdxdx t tw1w1t tw2w2x xt t1 1t t2 2 第21頁/共51頁第二十一頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) Adtdxl導(dǎo)熱基本定律導(dǎo)熱基本定律假定導(dǎo)熱系數(shù)為定值，對方程兩邊積分：假定導(dǎo)熱系數(shù)為定值，對方程兩邊積分：210wwttdtAdx)()(2112wwwwttAttAdxdtAt t2 2-t-t1 1=dt=dtdxdx t tw1w1t tw2w2x xt t1 1t t2 2 第22

15、頁/共51頁第二十二頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) RtAtAttww)(21l導(dǎo)熱熱阻導(dǎo)熱熱阻URRUII電阻電阻tRRt熱阻熱阻AR 串聯(lián)特性串聯(lián)特性第23頁/共51頁第二十三頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) l例題例題1-11-1有三塊分別由純銅（熱導(dǎo)率有三塊分別由純銅（熱導(dǎo)率398W/(m398W/(mK)K)）、黃銅（熱導(dǎo)率）、黃銅（熱導(dǎo)率109W/(m109W/(mK)K)）和碳鋼（熱導(dǎo)）和碳鋼（熱導(dǎo)率率40W/(m40W/(mK)K)）制成的大平板，厚度都為）制成的大平板，厚

16、度都為10mm10mm，兩側(cè)表面的溫差都維持為，兩側(cè)表面的溫差都維持為5050不變，不變，試求通過每塊平板的導(dǎo)熱熱流密度。試求通過每塊平板的導(dǎo)熱熱流密度。261/1099. 101. 0/50398/mWtRAtAq純銅板：純銅板：碳鋼板：碳鋼板：263/102 . 001. 0/5040mWq黃銅板：黃銅板：262/10545. 001. 0/50109mWq保溫效果：碳鋼板保溫效果：碳鋼板 黃銅板黃銅板 純銅板純銅板第24頁/共51頁第二十四頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（1 1）熱傳導(dǎo)）熱傳導(dǎo) l導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)不斷增大導(dǎo)熱系數(shù)不斷增大氣體氣體液體液

17、體非金非金屬固屬固體體金屬金屬l導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱性導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱性能優(yōu)劣的參數(shù)，是一種熱物能優(yōu)劣的參數(shù)，是一種熱物性參數(shù)。性參數(shù)。l不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)值不同。不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)值不同。l即使是同一種材料，導(dǎo)熱系數(shù)即使是同一種材料，導(dǎo)熱系數(shù)值還與溫度等因素有關(guān)值還與溫度等因素有關(guān)。一一般般情情況況第25頁/共51頁第二十五頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2）熱對流）熱對流 l定義定義由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷、熱流體相互摻由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷、熱流體相互摻混所導(dǎo)致的熱量傳遞過程?；焖?/p>

18、導(dǎo)致的熱量傳遞過程。l特點(diǎn)特點(diǎn)必須有溫差必須有溫差物體各部分之間物體各部分之間發(fā)生相對位移發(fā)生相對位移必須直接接觸必須直接接觸僅發(fā)生在流體中僅發(fā)生在流體中第26頁/共51頁第二十六頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2）熱對流）熱對流 對流的同時(shí)必伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象，自然界不存在單一的熱對流。對流的同時(shí)必伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象，自然界不存在單一的熱對流。A AB BC CD DN NM M宏觀運(yùn)動(dòng)的流體中，兩個(gè)無限接近的微團(tuán)處于相對靜止宏觀運(yùn)動(dòng)的流體中，兩個(gè)無限接近的微團(tuán)處于相對靜止第27頁/共51頁第二十七頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2

19、）熱對流）熱對流 l對流傳熱對流傳熱流體流過一個(gè)物體表面時(shí)流體與物體表面間的熱量傳遞過程。本課程只流體流過一個(gè)物體表面時(shí)流體與物體表面間的熱量傳遞過程。本課程只討論對流傳熱。討論對流傳熱。第28頁/共51頁第二十八頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2）熱對流）熱對流 l對流傳熱的分類對流傳熱的分類流體冷、熱各部分的流體冷、熱各部分的密度不同密度不同水泵、風(fēng)機(jī)或其它水泵、風(fēng)機(jī)或其它作用作用是否發(fā)生相變是否發(fā)生相變相變對流相變對流傳熱傳熱非相變對流非相變對流傳熱傳熱自然對流自然對流強(qiáng)制對流強(qiáng)制對流引起流動(dòng)的原因引起流動(dòng)的原因第29頁/共51頁第二十九頁，編輯于星期日

20、：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2）熱對流）熱對流 l對流傳熱的計(jì)算對流傳熱的計(jì)算thq 牛頓冷卻公式：牛頓冷卻公式：q q：熱流密度，：熱流密度，W/mW/m2 2t t：溫差：溫差h h：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對流換熱：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對流換熱系數(shù)），系數(shù)），W/(mW/(m2 2 K) K)(fwtthq t tw wttf ft tf ft tw wq q壁面壁面流體流體)(wftthq t tf ft tw wq q壁面壁面流體流體t tw w hh空氣空氣一般情況一般情況h h相變相變hh無相變無相變h h強(qiáng)制強(qiáng)制hh自然自然流體的物性流體的物性換熱表面的形狀換熱表面的形狀

21、換熱表面的大小換熱表面的大小換熱表面的布置換熱表面的布置流體的流速流體的流速第31頁/共51頁第三十一頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2）熱對流）熱對流 l例題例題1-21-2一房屋的混凝土外墻的厚度為一房屋的混凝土外墻的厚度為150mm 150mm ，混凝土的熱導(dǎo)率為，混凝土的熱導(dǎo)率為1.5W/(m1.5W/(mK) K) ，冬季室外空氣，冬季室外空氣溫度為溫度為-10, -10, 有風(fēng)天和墻壁之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為有風(fēng)天和墻壁之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W/(m20W/(m2 2K)K)，室內(nèi)空氣溫度為，室內(nèi)空氣溫度為25,25,和墻壁之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為和墻壁

22、之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為5 W/(m5 W/(m2 2K)K)。假設(shè)墻壁及兩側(cè)的空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。假設(shè)墻壁及兩側(cè)的空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)都不隨時(shí)間而變化，求單位面積墻壁的散熱損失及內(nèi)外墻壁面的溫度。都不隨時(shí)間而變化，求單位面積墻壁的散熱損失及內(nèi)外墻壁面的溫度。熱阻串聯(lián)熱阻串聯(lián)對流對流空氣空氣對流對流導(dǎo)熱導(dǎo)熱混凝土外墻混凝土外墻空氣空氣第32頁/共51頁第三十二頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（2 2）熱對流）熱對流 l例題例題1-21-2=0.15t1=-10t2=25 5h2=5 5h1=205 . 1tw1tw2t1t2tw1tw2 2R1R2R305. 02

23、0111AhR1 . 05 . 115. 02AR2 . 05113AhR熱流密度：熱流密度：222112/10035. 035mWRRRttq111Rttqw5111tqRtw322Rttqw5322qRttw第33頁/共51頁第三十三頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（3 3）熱輻射）熱輻射 輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的方式輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的方式電磁輻射？電磁輻射？熱輻射：物體因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象。一切大于熱輻射：物體因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象。一切大于0K0K的物體均發(fā)出熱輻的物體均發(fā)出熱輻射能。射能。吸收吸收發(fā)出發(fā)出輻射換熱輻射換熱

24、第34頁/共51頁第三十四頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（3 3）熱輻射）熱輻射 不需要介質(zhì)的存不需要介質(zhì)的存在在 在真空中傳遞最在真空中傳遞最有效有效不需要直接接觸不需要直接接觸 相互輻射相互輻射總的效果是熱量由總的效果是熱量由高溫傳向低溫物體高溫傳向低溫物體所有物體都不停地所有物體都不停地發(fā)出熱輻射能發(fā)出熱輻射能l熱輻射的特點(diǎn)熱輻射的特點(diǎn)傳遞過程有能量形式傳遞過程有能量形式的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 發(fā)射時(shí)從熱能轉(zhuǎn)換發(fā)射時(shí)從熱能轉(zhuǎn)換為輻射能為輻射能被吸收時(shí)從輻射能被吸收時(shí)從輻射能轉(zhuǎn)換為熱能、電能轉(zhuǎn)換為熱能、電能或者化學(xué)能或者化學(xué)能第35頁/共51頁第三十五頁，編輯于星期日：

25、九點(diǎn) 三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（3 3）熱輻射）熱輻射 l熱輻射基本規(guī)律熱輻射基本規(guī)律絕對黑體絕對黑體能吸收投入到其表面上的所有熱輻射能量能吸收投入到其表面上的所有熱輻射能量Stefan-BoltzmannStefan-Boltzmann定律：定律： T T 黑體的熱力學(xué)溫度黑體的熱力學(xué)溫度 K KA A輻射表面積輻射表面積 m m2 2斯忒潘斯忒潘- -玻耳茲曼常數(shù)，玻耳茲曼常數(shù)，5.67e5.67e-8-8W/(mW/(m2 2K K4 4) )實(shí)際物體？實(shí)際物體？4TA單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)4TA實(shí)際物體的發(fā)射率實(shí)際物體的發(fā)射率第36頁/共51頁第三十六頁，編輯于星期日：九點(diǎn)

26、三十七分。1.3 熱量傳遞的基本方式（3 3）熱輻射）熱輻射 411TAl兩個(gè)平行黑體表面間的換熱兩個(gè)平行黑體表面間的換熱單位時(shí)間內(nèi)，左側(cè)平板向右側(cè)平板發(fā)出的熱輻射能：單位時(shí)間內(nèi)，左側(cè)平板向右側(cè)平板發(fā)出的熱輻射能：單位時(shí)間內(nèi)，右側(cè)平板向左側(cè)平板發(fā)出的熱輻射能：單位時(shí)間內(nèi)，右側(cè)平板向左側(cè)平板發(fā)出的熱輻射能：422TA兩個(gè)平板間，單位時(shí)間內(nèi)的輻射換熱量為：兩個(gè)平板間，單位時(shí)間內(nèi)的輻射換熱量為：)(4241TTAT T1 1T T2 2T T1 1TT2 2第37頁/共51頁第三十七頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.4 傳熱過程實(shí)例分析（1 1）傳熱方式總結(jié)）傳熱方式總結(jié) 熱輻射熱輻射熱對流熱對

27、流 必須有溫差必須有溫差 不直接接觸不直接接觸 溫度高于溫度高于0K0K 必須有溫差必須有溫差 必須直接接觸必須直接接觸 物體各部分之間發(fā)生相物體各部分之間發(fā)生相對位移對位移 僅發(fā)生在流體中僅發(fā)生在流體中熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 必須有溫差必須有溫差 必須直接接觸或者是同必須直接接觸或者是同一物體的連續(xù)部分一物體的連續(xù)部分 物體各部分之間不發(fā)物體各部分之間不發(fā)生相對位移生相對位移在氣體、固體、液體中在氣體、固體、液體中都可能發(fā)生都可能發(fā)生第38頁/共51頁第三十八頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 用鋁制水壺?zé)_水時(shí)，盡管爐火很旺，但水壺安然無恙，而一旦

28、壺用鋁制水壺?zé)_水時(shí)，盡管爐火很旺，但水壺安然無恙，而一旦壺內(nèi)的水燒干后水壺很快就被燒壞。為什么？內(nèi)的水燒干后水壺很快就被燒壞。為什么？1爐火爐火水壺外表面水壺外表面水壺內(nèi)表面水壺內(nèi)表面水水熱對流熱對流熱輻射熱輻射熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱對流熱對流紙鍋燒水？紙鍋燒水？第39頁/共51頁第三十九頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 同樣是室溫，為什么夏天要穿襯衫，而冬天要穿毛衣？同樣是室溫，為什么夏天要穿襯衫，而冬天要穿毛衣？2熱輻射熱輻射熱對流熱對流墻壁墻壁空氣空氣屋內(nèi)其它物體屋內(nèi)其它物體熱輻射熱輻射夏天夏天冬天冬天第40頁/共51頁第四十頁，編輯于星期

29、日：九點(diǎn) 三十七分。1.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 夏天夏天, ,有兩個(gè)完全相同的貯存液態(tài)氮的容器放置在一起有兩個(gè)完全相同的貯存液態(tài)氮的容器放置在一起, ,一個(gè)表面上一個(gè)表面上已結(jié)霜已結(jié)霜, ,另一個(gè)沒有。請問哪一個(gè)容器的隔熱性能更好另一個(gè)沒有。請問哪一個(gè)容器的隔熱性能更好? ?為什么為什么? ?結(jié)霜結(jié)霜處，液態(tài)氮容器的隔熱性能有沒有變化？處，液態(tài)氮容器的隔熱性能有沒有變化？3熱輻射熱輻射熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱對流熱對流已結(jié)霜已結(jié)霜空氣空氣其它物體其它物體熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)液氮罐液氮罐霜層內(nèi)表面霜層內(nèi)表面霜層外表面霜層外表面空氣空氣熱對流熱對流第41頁/共51頁第四十一頁，編輯于星期日

30、：九點(diǎn) 三十七分。用一只手握住盛有熱水的杯子，另一只手用筷子攪拌熱水，握杯子用一只手握住盛有熱水的杯子，另一只手用筷子攪拌熱水，握杯子的手會(huì)顯著地感到熱，為什么？的手會(huì)顯著地感到熱，為什么？41.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 手手熱水熱水杯子內(nèi)表面杯子內(nèi)表面杯杯子子外外表表面面熱對流熱對流熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)用筷子攪拌時(shí)，熱水與杯子內(nèi)表面間的對流換熱更加劇烈，傳熱系數(shù)變大，用筷子攪拌時(shí)，熱水與杯子內(nèi)表面間的對流換熱更加劇烈，傳熱系數(shù)變大，同樣條件下，傳遞到手上的熱量變多。同樣條件下，傳遞到手上的熱量變多。第42頁/共51頁第四十二頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。電影電

31、影里，為什么里，為什么JackJack凍死了，而凍死了，而RoseRose沒有？沒有？51.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 空氣空氣熱對流熱對流海水海水熱對流熱對流海水的對流換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空海水的對流換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣的對流換熱系數(shù)氣的對流換熱系數(shù)第43頁/共51頁第四十三頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 中央電視臺(tái)中央電視臺(tái)19991999年年9 9月月5 5日的日的科技博覽科技博覽指出：指出：7272C C的鐵和的鐵和600600C C的木頭摸上的感覺是一樣的，為什么？的木頭摸上的感覺是一樣的，為什么？6熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)鐵塊鐵塊手手熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)木頭木頭手手鐵的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于木頭。雖然木頭的溫鐵的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于木頭。雖然木頭的溫度遠(yuǎn)高于鐵塊，但單位時(shí)間內(nèi)傳遞到手上度遠(yuǎn)高于鐵塊，但單位時(shí)間內(nèi)傳遞到手上的熱量差不多，人的感覺也就差不多。的熱量差不多，人的感覺也就差不多。第44頁/共51頁第四十四頁，編輯于星期日：九點(diǎn) 三十七分。1.4 傳熱過程實(shí)例分析（2 2）傳熱問答）傳熱問答 北方北方, ,深秋或者初冬季節(jié)的清晨，為什么樹葉總是在朝向太空的一面深秋或者初冬季節(jié)的清晨，為什么樹葉總是在朝向太空的一面結(jié)霜？結(jié)霜？7熱輻射熱輻射熱輻射熱輻射地面地面太空太空空氣空氣熱對流熱對流朝向太空的一面需要向溫度