傳熱學(xué)復(fù)習(xí)提綱

1、第一章熱量傳遞過程由導(dǎo)熱、對流、輻射3三種基本方式組成。一導(dǎo)熱緒論1時(shí)，單位時(shí)間通過單位面積傳遞的熱量。導(dǎo)熱又稱熱傳導(dǎo)，是指溫度不同的物體各部分無相對位移或不同溫度的各部分直接緊密接觸時(shí)，依靠物質(zhì)內(nèi)部分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行熱量傳遞的現(xiàn)象。1、1、傅里葉公式三熱輻射物體表面通過電磁波（或光子）來傳遞熱量的過程。特點(diǎn)輻射能可以通過真空自由地傳播而無需任何中間介質(zhì)。2、1、2、(W)一切物體只要具有溫度（高于0K）就能持續(xù)地發(fā)射和吸收輻射能入導(dǎo)熱系數(shù)，W/（mC）。（物理意義：單位厚度的物體具有單位溫度差時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)其單位面積上的導(dǎo)熱量。）熱流密度Atw1-tw2tR./u

2、2(W/m)二熱對流熱對流，依靠流體的運(yùn)動(dòng)，把熱量從一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。對流換熱對流換熱：流體與溫度不同的固體壁面接觸時(shí)所發(fā)生的傳熱過程。（熱對流是傳熱基本方式之一，而對流換熱不是。區(qū)別對流換熱是導(dǎo)熱和熱注流2種基本方式的綜合作用（對流換熱必然具有流體與固體壁面間的相對運(yùn)動(dòng).牛頓冷卻公式q=h（tw一tf）h對流換熱系數(shù)，W/（m2,）。（物理意義：流體與壁面的溫差為2、3、4、1、2、不僅具有能量傳遞，還有能量的轉(zhuǎn)換：熱能一一電磁波一一熱能輻射換熱：依靠輻射進(jìn)行的熱量傳遞過程。輻射力物體表面每單位面積在單位時(shí)間內(nèi)對外輻射的全部能量。(T、4E=Gb100(W/m2)Cb輻射系數(shù)，Cb=5

3、.67W/（m2-K4）。輻射量計(jì)算總熱流密度C12仁Li心皿<100；j四傳熱過程L1,1:R=_h11h2111r111jra1ra11r3111r111j111raaaJq=q（對流換熱量）+qc（輻射換熱量）第二章導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述基本概念及傅里葉定律1、基本概念等溫面：由溫度場中同一瞬間溫度相同點(diǎn)所組成的面。不同物質(zhì)：K金屬人非金屬4、溫度線性函數(shù)等溫線：等溫面上的線，一股指等溫面與某一平面的交線=(1bt)熱流線：處處與等溫面（線）垂直的線。2、傅里葉定律（試驗(yàn)定律）導(dǎo)熱微分方程及定解條件=-gradt1、導(dǎo)熱微分方程3、各向熱流密度CT出一兒dx穩(wěn)態(tài):XV2t+=01、定義

4、式q-gradt2、3、導(dǎo)熱系數(shù)急態(tài):穩(wěn)態(tài):t2+:=a'、t2t=0拉普拉算子32t=：2t-t-t+-2-2-2x:v:z實(shí)現(xiàn)機(jī)理（1氣體：依靠分子熱運(yùn)動(dòng)和相互碰撞來傳遞熱量。非導(dǎo)電固體：通過晶體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)來傳遞熱量。3）液體：依靠不規(guī)則的彈性振動(dòng)傳遞熱量。比較2、a=?“/Pc熱擴(kuò)散率，m2/so分子代表導(dǎo)熱能力，分母代表容熱能力。（表征物體被加熱或冷卻時(shí)，物體內(nèi)部溫度趨向均勻一致的能力。）定解條件1）時(shí)間條件常數(shù)111r111jra1ra11r3111r111j111raaaJ000000000000000000000000000000000001、2、2)邊界條件第一類邊界條

5、件:第二類邊界條件:化，即第一類邊界條件1)2)單層平壁（定入）溫度分布:熱流密度:已知邊界上任何時(shí)刻的溫度分布，即tstw已知邊界上任何時(shí)刻的熱流密度或溫度變qwzn第三章通過平壁的導(dǎo)熱多層平壁（穩(wěn)態(tài)時(shí)，通過各層的tw1-t1w1tw1-tw2x第三類邊界條件：已知任何時(shí)刻的邊界與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體溫度tf穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2）多層平壁ft/kFntf1-tf2q=n-r1；1八二.h1id'ih2dT-w1w2q相等）通過圓筒壁的導(dǎo)熱第三類邊界條件1）單層平壁（定入）tf1-tf21、1_十一十_hih21、第一類邊界條件1）單層筒壁溫度分布:熱流量:qit=tw1tw12

6、）多層筒壁rIn一r1(tw1tw2),2In一1土-（單位管長熱流量）1.d2In-2二d1口00000000000000000000000000000000000&1Ir1II1II1r1I1JIa11Iar1I1I1rJI1I1I1rIaIJIr1ajrrcai3J00000000000000000000000000000000000qitw1tw,n+1；1,di1in2二7iditf1-tf2ql一1j1d711,in%二d12二i，dih2二dn12、1、2、第三類邊界條件1)2)單層筒壁tf1qi=-L.Ah12二r1-tf2d2ind1h22r2多層筒壁基本概念變化過程

7、特點(diǎn)1)2)1、概念2、三通過肋壁的導(dǎo)熱過于溫度：某點(diǎn)溫度與某一定值溫度（基準(zhǔn)溫度）之差。肋片效率計(jì)算第四章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱傅里葉準(zhǔn)則中理日mH無限大平壁的瞬態(tài)導(dǎo)熱溫度分布隨時(shí)間變化初始階段：初始溫度逐J正規(guī)狀況階段：改變溫新的穩(wěn)態(tài)階段：新平衡熱流方向上熱流處處不等畢渥數(shù)Bi=內(nèi)阻外阻1h1)2)3)漸消失度分布F。a；2三半無限大物體的瞬態(tài)導(dǎo)熱1、概念半無限大物體:幾何上是指只有一個(gè)邊界面，從x=0的界面向x正方2、1«-,內(nèi)阻忽略，溫度瞬變h二1”0<Bi（電，丁與一相當(dāng)，第三類邊界條件h1BiT巴即Z»h,外阻忽略第一類邊界條件。1、向及其他2個(gè)坐標(biāo)（y,z）方向無限

8、延伸的物體。嚴(yán)格意義上的半無限大物體是不存在的，然而，工程上有些物體的導(dǎo)熱現(xiàn)象可以看成半無限大物體，比如地面的受熱或暴冷向地下的傳遞過程。滲透厚度（）=、12a=3.46a四集總參數(shù)法（Bi<0.1）微分方程口00000000000000000000000000000000000&1Ir1II1II1r1I1JIa11Iar1I1I1rJI1I1I1rIaIJIr1ajrrcai3J2、1、d1Vc=-hA)d：exp(BivFov)五周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱概念工程上把室外空氣與太陽輻射兩者對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用，個(gè)假想的溫度te來衡量，這個(gè)te稱為室外綜合溫度。最大值出現(xiàn)時(shí)間逐層推移現(xiàn)

9、象稱為時(shí)間的延遲。當(dāng)深度足夠大時(shí)，溫度波動(dòng)振幅就衰減到可以忽略不計(jì)的程度。這種深度下的地溫就可以認(rèn)為終年不變，稱為等溫層。2、3、衰減度延遲時(shí)間區(qū)xaTAwlxl=exp(xaT)第五章導(dǎo)熱問題數(shù)值解法1、2、有限差分法原理：用有限個(gè)離散點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）上物理量的集合代替在時(shí)間、空問上連續(xù)的物理量場，按物理屬性建立各節(jié)點(diǎn)的代數(shù)方程并求解，來獲得離散點(diǎn)上被求物理量的集合。內(nèi)部節(jié)點(diǎn)離散方程tm,n-(tm,n1tm,n/tm1,ntm,n)43、邊界節(jié)點(diǎn)離散方程.1.1,-y.tm,n-(tm,n1tm,n-1)二(tm-1,nqw)42第六章對流換熱的基本方程1、2、1)2)3)對流換熱概述對流換熱和

10、熱對流的區(qū)別傳對漆是傳熱基本方式之一，而對流換熱不是。對流換熱是導(dǎo)熱和財(cái)流2種基本方式的綜合作用（對流換熱必然具有流體與固體壁面間的相時(shí)運(yùn)動(dòng).影響對流換熱的主要因素流態(tài)分為層流和湍流。Re越大，渦旋擾動(dòng)越強(qiáng)烈，h就越大流動(dòng)起因受迫對流換熱：流體的運(yùn)動(dòng)是由水泵、風(fēng)機(jī)、水壓頭的作用所引起，則產(chǎn)生的熱量傳遞過程。自然對流換熱：流體的運(yùn)動(dòng)是由流體內(nèi)部的溫差產(chǎn)生的密度差所引起的，則產(chǎn)生的熱量傳遞過程。導(dǎo)熱系數(shù)入111r111jra1ra11r3111r111j111raaaJ4)5)導(dǎo)熱系數(shù)大，流體與固體壁面間的導(dǎo)熱熱阻就小，其以導(dǎo)熱方式傳遞熱量的能力就強(qiáng)，因此對流換熱強(qiáng)。比熱容量pCP表示單位體積的流

11、體容納熱量的能力。pCP大的流體，單位體積內(nèi)能夠容納更多的熱量，從而以熱對流的方式轉(zhuǎn)移熱量的能力就更大。動(dòng)力粘度N和運(yùn)動(dòng)粘度u粘度大的物體，容易在壁面上形成更厚的流動(dòng)邊界層，阻礙了流體的流動(dòng)，且形成了一層熱阻，從而減小了傳熱，因此N（u）越大，h越小。7)8)9)N=-(Pa*s)-u二y,2、U=不(m，s)它影響流體在壁面上的流態(tài)、速度分布和溫度分布，從而對換熱產(chǎn)生影響。h是綜合因素影響的結(jié)果，它的大小反映了對流換熱的強(qiáng)弱。定性溫度用以確定參數(shù)的這一特征性溫度（tm=（tf+tw）/2）o定型尺寸對流動(dòng)和換熱有決定性影響的特征尺寸。管內(nèi)流動(dòng)一一內(nèi)徑外掠平板一一板長外掠單圓管一一外徑外掠管束

12、一一間距6)幾何因素幾何因素涉及壁面尺寸、粗糙度、形狀及與流體的相對位置，第七章對流換熱的求解方法1、流動(dòng)邊界層1)2)邊界層分析成因當(dāng)速度為u0c的粘性流體掠過壁面時(shí)，會在壁面上產(chǎn)生摩擦,從而制動(dòng)了流體的運(yùn)動(dòng)，使靠近壁面的流體速度降低，而直接貼附于壁面的流體實(shí)際上將停滯不動(dòng)。主要特征流場可劃分為邊界層區(qū)和主流區(qū)。只有在邊界層內(nèi)，流體的粘性才起作用；在主流區(qū)可以認(rèn)為流體是無粘性的理想流體。邊界層極薄，其厚度6與流動(dòng)方向的平壁尺寸l相比是極小的。根據(jù)邊界層內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，邊界層可分為層流邊界層和湍流邊界層，而湍流邊界層貼壁處仍存在一層極薄的層流底層。2、熱邊界層1）定義tt、“以=0.99為外緣線

13、，該外緣線至U壁面間的流體薄層。tf_tw2）換熱過程分析熱邊界層內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)對于對流換熱起著決定性的影響。在層流流動(dòng)的熱邊界層中，壁面法線方向上的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱；在湍流流動(dòng)的熱邊界層中，層流底層的熱量傳遞依靠導(dǎo)熱，而湍流核心層，速度脈動(dòng)引起的對流混合是主要的熱量傳遞方式。類比111r111jra1ra11r3111r111j111raaaJ1、類比：比較兩個(gè)或兩類不同的物理現(xiàn)象之間在某些方向的相似性，找出相似或相同點(diǎn)，然后以此為根據(jù)，把其中某一現(xiàn)象的有關(guān)知識或結(jié)論推移到另一對象。普朗特?cái)?shù)3、管內(nèi)湍流受迫流動(dòng)換熱管內(nèi)壓力降p=f-2i:Um2、Cc對層流：Pr=上對湍流：Prt=v

14、at外掠平壁湍流換熱1)當(dāng)Pr=1和Prt=1時(shí)，層流和湍流服從同一類比方程。雷諾類比方程簡單雷諾類比率q出一pduC1一StCf24、2)當(dāng)Pr#1時(shí),柯爾朋類比率St訴3cf2臨界距離Re=雷諾數(shù)u：JRei二V平均換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式Nu=(0.037Rei0.8-870)Pr13(0.6三Pr三60,5105三Rei三108)1)當(dāng)Pr=i時(shí),當(dāng)Pr#1時(shí),2）雷諾數(shù)St=f8StPr23管內(nèi)流動(dòng)：Rem管流臨界雷諾數(shù):相似性質(zhì)1)2)3)彼此相似的現(xiàn)象,彼此相似的現(xiàn)象,彼此相似的現(xiàn)象,5、相似準(zhǔn)則1)2)3)f_J40.0396Re8（um為平均速度）vRe=2300c它們的同名相似準(zhǔn)則必

15、定相等0它們的各物理量場分別相似。必然hl/九數(shù)群保持相等。雷諾準(zhǔn)則：Re=史（=慣性力/粘性力）v其大小反映了流體的流態(tài)。3格拉曉夫準(zhǔn)則：Gr=g2l（=浮升力/粘性力）表示自然對流對換熱的影響。oc一At膨脹系數(shù)；-流體與壁面溫差;運(yùn)動(dòng)粘度。普朗特準(zhǔn)則：Pr=-ai1ii11r1i1ii1jrj1erj11r3111r111j111raaaJ（表征壁面法向無量綱過于溫度梯度的大?。┢浯笮》从沉肆黧w的動(dòng)量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對大小。4)怒謝爾特準(zhǔn)則：Nu=hl/'其大小反映對流換熱的強(qiáng)弱。第八章單相流體對流換熱管內(nèi)受迫換熱第九章凝結(jié)與沸騰凝結(jié)1、1、2、3、膜狀凝結(jié)如果凝結(jié)液能

16、很好地潤濕壁面，氣、液分界面對壁面形成的邊角8小，則液體潤濕能力強(qiáng)，它就在壁面形成一層完整的壁膜，液膜在重力作用下沿壁面向下流動(dòng)。機(jī)理：膜狀凝結(jié)時(shí)，蒸汽與壁面間隔著一層液膜，凝結(jié)只能在膜的表面進(jìn)行，汽化潛熱則以導(dǎo)熱和對流方式通過液膜傳遞到壁面，于層流流動(dòng)的液膜，流動(dòng)非常緩慢，因此傳熱方式主要依靠導(dǎo)熱。二沸騰定義當(dāng)壁溫高于液體的飽和溫度時(shí)，在液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。分類1）固體表面沸騰：氣相在固體表面上的個(gè)別地方形成。2）容積沸騰：氣相直接在液體容積中產(chǎn)生。固體表面沸騰1）過冷沸騰：加熱面上產(chǎn)生的氣泡脫離壁面后在液體主流中會被重2、珠狀凝結(jié)如果凝結(jié)液不能很好地潤濕壁面，氣、液分界面對壁面形成的邊

17、角8較大，則液體潤濕能力弱，它就在壁面形成一顆顆的小液珠。機(jī)理：珠狀凝結(jié)時(shí)，壁面上除液珠覆蓋的部分以外，其余壁面都裸露于蒸汽中。因此，凝結(jié)過程是在蒸汽與液珠表面及蒸汽和裸露的壁面間進(jìn)行的。由于液珠的表面積比其所占得壁面積大很多，而且裸露的壁面上無液膜熱阻，故珠狀凝結(jié)具有很高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。新凝結(jié)成為液體。2）飽和沸騰：由于液體具有一定的過熱度，加熱面上產(chǎn)生的氣泡脫離壁面后又不斷地收到液體的加熱，可自由地穿過液體到達(dá)液面,最后逸入氣體空間，中途不會在液體中重新凝結(jié)。4、脫離直徑當(dāng)氣泡長大到某一直徑時(shí)，作用在氣泡上的浮升力超過壁面對它的附著力，氣泡便脫離壁面向上浮升。第十章熱輻射基本定律基本概念1

18、-1-1r-111jra1ra1-1r31-1-1r111j111raaaJII1IIrI1I1Ir1JrrraIaI1rraI1IraI1raI1IaIJIaI1IarjajEaD0D0D0D0D00000000D00D00D00D00D0000001、1、2、3、1、2、本質(zhì)由于自身溫度或熱運(yùn)動(dòng)的原因，物體內(nèi)部電子受到激發(fā)，產(chǎn)生交替變化的電場和磁場，發(fā)出電磁波像空間傳播，則稱為熱輻射?；径珊隗w黑體是一個(gè)理想的吸收體，它能吸收來自空間各個(gè)方向、各種波長的全部輻射能量。普朗克定律斯蒂芬一波爾茲曼定律Eb二Cb工4100二b=5.6710'W：(m2，K4),黑體輻射常數(shù)。Cb-5.

19、67W,(m2*K4),黑體輻射系數(shù)。三實(shí)際物體的熱輻射特性發(fā)射率物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比。輻射力E=Eb2、4、3、Eb、4100，4、吸收率物體對投射輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)。特點(diǎn)(1戶不依賴物體的直接接觸而進(jìn)行熱量傳遞。<2冊射換熱過程伴隨著能量形式的兩次轉(zhuǎn)化。3切物體只要其溫度T>0,都會不斷地發(fā)射熱射線蘭貝特余弦定律黑體表面具有漫輻射的特性，且在半球空間各個(gè)方向上的輻射強(qiáng)度相等，即IT=If=In黑體定向輻射力E-ICos?-Incos-Encos1對漫輻射表面，輻射力是任意方向輻射強(qiáng)度的幾倍=GG反射率投射輻射總能量中被反射的能量所占的份額。透射率投射總能量中被

20、投射的能量所占的份額。_GV-G00000000000000000D00D00D00000D00000111r111jra1ra11r3111r111j111raaaJ白體：物體能全部反射外來射線，不論是鏡面反射或漫反射。透明體：物體能被外來射線全部投射。5、灰體：單色吸收率與波長無關(guān)的物體，或者說單色發(fā)射率也不隨波長而改變。第十一章輻射換熱計(jì)算1、2、3、4、黑表面間的輻射換熱灰表面間的輻射換熱角系數(shù)的定義表示表面發(fā)射出的輻射能中直接落到另一表面上的百分?jǐn)?shù)角系數(shù)的性質(zhì)1)2)3)互換性完整性分解性輻射空間熱阻X1,2A1=X2,1A2X1,1X1,2X1,n=1X1,2X2,1M,2二X1,2a.X1,2b1(A2aX2a,1A2bX2b,1)A2Eb1-Eb21X1,2A1封閉空間諸黑表面間的輻射換熱1、2、3、有效輻射J=；Eb：G=；Eb(1-1)G輻射表面熱阻,；Eb-J,Eb-J戶一A組成空腔的兩灰表面間的輻射換熱:，=Eb1_Eb2,1,211,1.1-；21A1X12A12A21）無限大平行灰平壁由于A1=A2=A,X1,2=X21=1。.AEb1-Eb2F=1一一-1sg12i1ii11r1i1ii1jr