熱量傳遞的基本方式學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)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(yè)，共32頁(yè)。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(shí)驗(yàn)研究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)研究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(guò)計(jì)算機(jī)求解數(shù)值模擬：通過(guò)計(jì)算機(jī)求解 是數(shù)值傳熱學(xué)的研究?jī)?nèi)容，本課程不作介紹。是數(shù)值傳熱學(xué)的研究?jī)?nèi)容，本課程不作介紹。第1頁(yè)/共32頁(yè)第二頁(yè)，共32頁(yè)。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(gè)基本問(wèn)題是傳熱學(xué)研究的一個(gè)基本問(wèn)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(yè)/共32頁(yè)第三頁(yè)，共32頁(yè)。l導(dǎo)熱導(dǎo)熱(dor)（熱傳導(dǎo)）（熱傳導(dǎo)）l (thermal conduction)l熱對(duì)流熱對(duì)流 (thermal convection)l熱輻射熱輻射 (thermal radiation)。第3頁(yè)/共32頁(yè)第四頁(yè)，共32頁(yè)。第4頁(yè)/共32頁(yè)第五頁(yè)，共32頁(yè)。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(yùn)動(dòng)而傳遞熱量依靠分子、原子及

3、自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量n不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移導(dǎo)熱導(dǎo)熱(dor)的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：9.1 9.1 導(dǎo)熱導(dǎo)熱(dor)(dor)第5頁(yè)/共32頁(yè)第六頁(yè)，共32頁(yè)。 0 xt tw2 tw1 特點(diǎn)特點(diǎn)(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(yè)/共32頁(yè)第七頁(yè)，共32頁(yè)。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(yè)/共32頁(yè)第八頁(yè)，共32頁(yè)。熱對(duì)流熱對(duì)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(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)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(duì)流對(duì)流(duli)換熱換熱:流體流過(guò)物體表面時(shí)，流流體流過(guò)物體表面時(shí)，流體體與固體壁間的換熱。與固體壁間的換熱。第8頁(yè)/共32頁(yè)第九頁(yè)，共32頁(yè)。對(duì)流對(duì)流(duli)換熱特點(diǎn)：換熱特點(diǎn)：第9頁(yè)/共32頁(yè)第十頁(yè)，共32頁(yè)。thA 計(jì)算公式：計(jì)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：?jiǎn)挝唬?

5、KmW2/:h不是物性參數(shù)不是物性參數(shù)第10頁(yè)/共32頁(yè)第十一頁(yè)，共32頁(yè)。對(duì)流對(duì)流(duli)換熱的基本計(jì)算公式：換熱的基本計(jì)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(duì)流換熱系數(shù)對(duì)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(yè)/共32頁(yè)第十二頁(yè)，共32頁(yè)。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(yè)/共32頁(yè)第十三頁(yè)，共32頁(yè)。 一些對(duì)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(méi)有！沒(méi)有！第13頁(yè)/共32頁(yè)第十四頁(yè)，共32頁(yè)。wf1ttAh1hRAhtw tfhR對(duì)流對(duì)流(duli)換換熱熱阻熱熱阻 = Ah(tw tf) wfhttR稱為稱為(chn wi)對(duì)流換熱熱阻，單位為對(duì)流換熱熱阻，單位為 W/K。對(duì)流對(duì)流(duli)換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)：換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)：

7、第14頁(yè)/共32頁(yè)第十五頁(yè)，共32頁(yè)。輻射輻射(fsh)：物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式物體通過(guò)電磁波來(lái)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(huì)因?yàn)楦鞣N物體會(huì)因?yàn)楦鞣N( 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(zhǎng)范圍從零到無(wú)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(zhǎng)主要在理論上熱輻射的波長(zhǎng)范圍從零到無(wú)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(zhǎng)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(gè)波

8、段包括部分紫外線、可見光和部分紅外線三個(gè)波段 。第15頁(yè)/共32頁(yè)第十六頁(yè)，共32頁(yè)。電磁波譜電磁波譜第16頁(yè)/共32頁(yè)第十七頁(yè)，共32頁(yè)。高溫物體高溫物體低溫物體低溫物體第17頁(yè)/共32頁(yè)第十八頁(yè)，共32頁(yè)。輻射輻射(fsh)(fsh)換熱：換熱：物體間靠熱輻射進(jìn)行的熱量傳遞物體間靠熱輻射進(jìn)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(yè)/共32頁(yè)第十九頁(yè)，共32頁(yè)。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(duì)位置。的大小、幾何形狀及相對(duì)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(yè)/共32頁(yè)第二十頁(yè)，共32頁(yè)。小小 結(jié)結(jié)（1 1）導(dǎo)熱、熱對(duì)流和熱輻射三種熱量傳遞）導(dǎo)熱、熱對(duì)流和熱輻射三種熱量傳遞(chund)(chund)基本方式往往不是單獨(dú)出現(xiàn)的；基本方式往往不是單獨(dú)出現(xiàn)的； （2 2）分析傳熱問(wèn)題時(shí)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(wèn)題時(shí)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(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)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(yè)/共32頁(yè)第二十一頁(yè)，共32頁(yè)。第21頁(yè)/共32頁(yè)第二十二頁(yè)，共32頁(yè)。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(guò)固體壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)流體的過(guò)程通過(guò)固體壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)流體的過(guò)程。 傳熱過(guò)程通常由導(dǎo)熱、熱對(duì)流、熱輻射組合形成傳熱過(guò)程通常由導(dǎo)熱、熱對(duì)流、熱輻射組合形成第22頁(yè)/共32頁(yè)第

11、二十三頁(yè)，共32頁(yè)。傳熱過(guò)程由三個(gè)相互串聯(lián)傳熱過(guò)程由三個(gè)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(yè)/共32頁(yè)第二十四頁(yè)，共32頁(yè)。通 過(guò) 平 壁 的 穩(wěn) 態(tài) 傳 熱通 過(guò) 平 壁 的 穩(wěn) 態(tài) 傳 熱(chun r)(chun r)過(guò)程過(guò)程 假設(shè)假設(shè)(jish)(jish)： tf1、tf2、h1、h2不隨時(shí)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(yè)

12、/共32頁(yè)第二十五頁(yè)，共32頁(yè)。（3 3）右側(cè)）右側(cè)(yu c)(yu c)的對(duì)流換熱的對(duì)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(guò)平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程通過(guò)平壁的穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程第25頁(yè)/共32頁(yè)第二十六頁(yè)，共32頁(yè)。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(jì)算公式熱流量的計(jì)算公式寫成寫成 f1f 2Ak ttAk t12111khh通過(guò)單位面積平壁的熱流密度為通過(guò)

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(yè)/共32頁(yè)第二十七頁(yè)，共32頁(yè)。第 九 章第 九 章 小 結(jié)小 結(jié)(xioji) （1）掌握導(dǎo)熱、熱對(duì)流、熱輻射三種）掌握導(dǎo)熱、熱對(duì)流、熱輻射三種(sn zhn)熱熱量傳遞基本方式的機(jī)理及特點(diǎn)；量傳遞基本方式的機(jī)理及特點(diǎn)；（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(duì)流、對(duì)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(yùn)用平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式、對(duì)流換熱）靈活運(yùn)用平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式、對(duì)流換熱的牛頓冷卻公式、通過(guò)平壁的一維傳熱過(guò)程計(jì)算公式的牛頓冷卻公式、通過(guò)平壁的一維傳熱過(guò)程計(jì)算公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算、分析。進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算、分析。作業(yè)：作業(yè)：P142 9-1、9-2、9-4第27頁(yè)/共32頁(yè)第二十八頁(yè)，共32頁(yè)。 tw2 tw1 0 t h1 tf1 h2 tf2 xxt（1） （2） （3）tf1 tf2 第28頁(yè)/共32頁(yè)第二十九頁(yè)，共32頁(yè)。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(lái)越陡直線越