熱量傳遞的基本方式學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1熱量熱量(rling)傳遞的基本方式傳遞的基本方式第一頁，共32頁。1.1.理論分析：數(shù)學(xué)分析理論分析：數(shù)學(xué)分析(sh xu fn x) (sh xu fn x) 求解偏微分方程求解偏微分方程 解析解（解析解（精確解）精確解） 是傳熱學(xué)理論分析的主要任務(wù)。是傳熱學(xué)理論分析的主要任務(wù)。2.2.實驗研究：通過實驗測定實驗研究：通過實驗測定 是傳熱學(xué)的基本研究方法。是傳熱學(xué)的基本研究方法。3.3.數(shù)值模擬：通過計算機求解數(shù)值模擬：通過計算機求解 是數(shù)值傳熱學(xué)的研究內(nèi)容，本課程不作介紹。是數(shù)值傳熱學(xué)的研究內(nèi)容，本課程不作介紹。第1頁/共32頁第二頁，共32頁。工具工具(gngj)(gngj)：

2、 高高等數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)確定物體中的溫度分布確定物體中的溫度分布是傳熱學(xué)研究的一個基本問題是傳熱學(xué)研究的一個基本問題傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)第2頁/共32頁第三頁，共32頁。l導(dǎo)熱導(dǎo)熱(dor)（熱傳導(dǎo)）（熱傳導(dǎo)）l (thermal conduction)l熱對流熱對流 (thermal convection)l熱輻射熱輻射 (thermal radiation)。第3頁/共32頁第四頁，共32頁。第4頁/共32頁第五頁，共32頁。n必須有溫差必須有溫差n物體物體(wt)(wt)直接接觸直接接觸n依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量依靠分子、原子及

3、自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量n不發(fā)生宏觀的相對位移不發(fā)生宏觀的相對位移導(dǎo)熱導(dǎo)熱(dor)的特點：的特點：9.1 9.1 導(dǎo)熱導(dǎo)熱(dor)(dor)第5頁/共32頁第六頁，共32頁。 0 xt tw2 tw1 特點特點(tdin)(tdin)： 熱流量：熱流量：w1w2ttA物性參數(shù)物性參數(shù)氣體液體非金屬固體金屬第6頁/共32頁第七頁，共32頁。w1w2ttqA熱流熱流(rli)(rli)密度密度 q qw1w2ttAw1w2ttAw1w2ttRRA熱阻網(wǎng)絡(luò)熱阻網(wǎng)絡(luò)tw1tw2歐姆定律歐姆定律傅里葉定律傅里葉定律第7頁/共32頁第八頁，共32頁。熱對流熱對流:流體中（氣體或液體）溫度不同

4、的各部分之流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之 間，由于發(fā)生相對的宏觀運動而把熱量間，由于發(fā)生相對的宏觀運動而把熱量(rling)由一由一 處傳遞到另一處的現(xiàn)象。處傳遞到另一處的現(xiàn)象。對流對流(duli)換熱換熱:流體流過物體表面時，流流體流過物體表面時，流體體與固體壁間的換熱。與固體壁間的換熱。第8頁/共32頁第九頁，共32頁。對流對流(duli)換熱特點：換熱特點：第9頁/共32頁第十頁，共32頁。thA 計算公式：計算公式：牛頓牛頓(ni dn)(ni dn)冷冷卻公式：卻公式： thq :h 比例系數(shù)，稱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)或?qū)α鲹Q熱系數(shù)比例系數(shù)，稱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)或?qū)α鲹Q熱系數(shù) 單位：單位：

5、KmW2/:h不是物性參數(shù)不是物性參數(shù)第10頁/共32頁第十一頁，共32頁。對流對流(duli)換熱的基本計算公式：換熱的基本計算公式：牛頓牛頓(ni dn)冷卻公式冷卻公式W f)(tthAw2fW/m )(tthqwh h 表面表面(biomin)(biomin)傳傳熱系數(shù)，熱系數(shù)，KmW2對流換熱系數(shù)對流換熱系數(shù)A A 與流體接觸的壁面面積與流體接觸的壁面面積wt固體壁表面溫度固體壁表面溫度 ft流體溫度流體溫度 2m第11頁/共32頁第十二頁，共32頁。表 面 傳 熱 系 數(shù)表 面 傳 熱 系 數(shù) h h 的 影 響的 影 響(yngxing)(yngxing)因素因素 （1）流體(l

6、it)的物性（熱導(dǎo)率、粘度、密度、比熱容等）；第12頁/共32頁第十三頁，共32頁。 一些對流(duli)換熱的h數(shù)值范圍 h W /( m2K) 110 2001000 10100 10015000 250035000 500025000這就是為什么這就是為什么JackJack凍死凍死了，而了，而RoseRose沒有！沒有！第13頁/共32頁第十四頁，共32頁。wf1ttAh1hRAhtw tfhR對流對流(duli)換換熱熱阻熱熱阻 = Ah(tw tf) wfhttR稱為稱為(chn wi)對流換熱熱阻，單位為對流換熱熱阻，單位為 W/K。對流對流(duli)換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)：換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)：

7、第14頁/共32頁第十五頁，共32頁。輻射輻射(fsh)：物體通過電磁波來傳遞能量的方式物體通過電磁波來傳遞能量的方式(fngsh)(fngsh)稱為輻射。稱為輻射。熱輻射：熱輻射：物體會因為各種物體會因為各種( zhn)原因發(fā)出輻射能。原因發(fā)出輻射能。其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象為熱輻射。其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象為熱輻射。理論上熱輻射的波長范圍從零到無窮大，但在日常生活和工業(yè)上常見的溫度范圍內(nèi)，熱輻射的波長主要在理論上熱輻射的波長范圍從零到無窮大，但在日常生活和工業(yè)上常見的溫度范圍內(nèi)，熱輻射的波長主要在0.1 m至至100 m之間之間, ,包括部分紫外線、可見光和部分紅外線三個波

8、段包括部分紫外線、可見光和部分紅外線三個波段 。第15頁/共32頁第十六頁，共32頁。電磁波譜電磁波譜第16頁/共32頁第十七頁，共32頁。高溫物體高溫物體低溫物體低溫物體第17頁/共32頁第十八頁，共32頁。輻射輻射(fsh)(fsh)換熱：換熱：物體間靠熱輻射進行的熱量傳遞物體間靠熱輻射進行的熱量傳遞熱能熱能 輻射能輻射能 熱能熱能發(fā)射發(fā)射吸收吸收發(fā)射輻射能是物質(zhì)的固有屬性發(fā)射輻射能是物質(zhì)的固有屬性第18頁/共32頁第十九頁，共32頁。輻射換熱的主要影響輻射換熱的主要影響(yngxing)(yngxing)因素因素（1 1）物體本身的溫度、表面輻射）物體本身的溫度、表面輻射(fsh)(fs

9、h)特性；特性； （2 2）物體）物體(wt)(wt)的大小、幾何形狀及相對位置。的大小、幾何形狀及相對位置。 4TA428/1067. 5KmW斯忒藩斯忒藩- -玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律T黑體的熱力學(xué)溫度黑體的熱力學(xué)溫度斯忒藩斯忒藩- -玻爾茲曼常數(shù)玻爾茲曼常數(shù) 第19頁/共32頁第二十頁，共32頁。小小 結(jié)結(jié)（1 1）導(dǎo)熱、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞）導(dǎo)熱、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞(chund)(chund)基本方式往往不是單獨出現(xiàn)的；基本方式往往不是單獨出現(xiàn)的； （2 2）分析傳熱問題時首先應(yīng)該弄清楚有那些傳熱方式在起作用，然后再按照每一種傳熱方式的規(guī)律）分析傳熱問題時首先應(yīng)該弄清楚有

10、那些傳熱方式在起作用，然后再按照每一種傳熱方式的規(guī)律(gul)(gul)進行計算。進行計算。 （3 3）如果某一種傳熱方式與其他傳熱方式相比作用非常）如果某一種傳熱方式與其他傳熱方式相比作用非常(fichng)(fichng)小，往往可以忽略。小，往往可以忽略。 第20頁/共32頁第二十一頁，共32頁。第21頁/共32頁第二十二頁，共32頁。指熱量指熱量(rling)(rling)從固體壁面一側(cè)的流體從固體壁面一側(cè)的流體通過固體壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)流體的過程通過固體壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)流體的過程。 傳熱過程通常由導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射組合形成傳熱過程通常由導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射組合形成第22頁/共32頁第

11、二十三頁，共32頁。傳熱過程由三個相互串聯(lián)傳熱過程由三個相互串聯(lián)(chunlin)(chunlin)的熱量傳遞環(huán)節(jié)組成的熱量傳遞環(huán)節(jié)組成: :第23頁/共32頁第二十四頁，共32頁。通 過 平 壁 的 穩(wěn) 態(tài) 傳 熱通 過 平 壁 的 穩(wěn) 態(tài) 傳 熱(chun r)(chun r)過程過程 假設(shè)假設(shè)(jish)(jish)： tf1、tf2、h1、h2不隨時間變化(binhu)；為常數(shù)。 （2 2）平壁的導(dǎo)熱）平壁的導(dǎo)熱 w1w2ttAw1w2ttAw1w2ttR tw2 tw1 0 xt h1 tf1 h2 tf2 )(111wfttAh1111)(Ahttwf111)(hwfRtt第24頁

12、/共32頁第二十五頁，共32頁。（3 3）右側(cè)）右側(cè)(yu c)(yu c)的對流換熱的對流換熱 2w2f 2Ah ttw2f 221ttAhw2f 22httRf1f 21211ttAhAAhf1f 2kttRf1f 212hhttRRR12khhRRRRtw1 R1hR2hRtw2 tf1 tf2 傳熱熱阻網(wǎng)絡(luò)：傳熱熱阻網(wǎng)絡(luò)：通過平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱過程通過平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱過程第25頁/共32頁第二十六頁，共32頁。關(guān)于關(guān)于(guny)傳熱傳熱系數(shù)系數(shù) 將傳熱將傳熱(chun r)熱流量的計算公式熱流量的計算公式寫成寫成 f1f 2Ak ttAk t12111khh通過單位面積平壁的熱流密度為通過

13、單位面積平壁的熱流密度為 f1f 2qk ttf1f 21211tthhf1f 21211ttAhAAh冬天，屋頂積雪冬天，屋頂積雪有助于房屋保溫有助于房屋保溫 第26頁/共32頁第二十七頁，共32頁。第 九 章第 九 章 小 結(jié)小 結(jié)(xioji) （1）掌握導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射三種）掌握導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射三種(sn zhn)熱熱量傳遞基本方式的機理及特點；量傳遞基本方式的機理及特點；（2）掌握熱流量、熱流密度、導(dǎo)熱系數(shù)）掌握熱流量、熱流密度、導(dǎo)熱系數(shù)(xsh)、對流、對流換熱、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)換熱、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(xsh)、傳熱系數(shù)、傳熱系數(shù)(xsh)、熱阻等、熱阻等基本概念；基本概念；（3）

14、靈活運用平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式、對流換熱）靈活運用平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式、對流換熱的牛頓冷卻公式、通過平壁的一維傳熱過程計算公式的牛頓冷卻公式、通過平壁的一維傳熱過程計算公式進行相關(guān)的計算、分析。進行相關(guān)的計算、分析。作業(yè)：作業(yè)：P142 9-1、9-2、9-4第27頁/共32頁第二十八頁，共32頁。 tw2 tw1 0 t h1 tf1 h2 tf2 xxt（1） （2） （3）tf1 tf2 第28頁/共32頁第二十九頁，共32頁。t（1） （2） （3）tf1 tf2 )(111wfttAh)(11wfttf1f 2Ak ttAk t室內(nèi)室內(nèi)(sh ni)：tw1 tw2 其中其中(qzhng)：h1、A、tf1不變不變?nèi)绻绻?rgu)： 12111khhw1w2ttA三種情況，三種情況，h2不斷增大，不斷增大，k 直線越來越陡直線越