《傳熱學(xué)》第1章_緒論

1、1傳 熱 學(xué)(Heat Transfer)E-mail：主講：冀杰西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院2 課程性質(zhì)： 專業(yè) 基礎(chǔ) 課 傳熱學(xué)在車輛工程中的應(yīng)用： 發(fā)動(dòng)機(jī)熱利用及散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制動(dòng)系統(tǒng)的熱失效等、排氣系統(tǒng)熱分析。 要求： 上課時(shí)間必須保持紀(jì)律； 學(xué)而時(shí)“習(xí)習(xí)”之，不亦說乎； 有教無類。345 課程教材： 傳熱學(xué)(第四版) 楊世銘、陶文銓 高等教育出版社 參考書籍： 傳熱學(xué)(第2版) 戴鍋生 高等教育出版社 數(shù)值傳熱學(xué)(第2版) 陶文銓 西安交通大學(xué)出版社 Heat Transfer(第9版) J.P.Holman 機(jī)械工業(yè)出版社TK124/T708-2 TK124/D482

2、 6 學(xué)習(xí)網(wǎng)站： 西安交通大學(xué)CFD-NHT-EHT研究中心http:/ 南京航空航天大學(xué)傳熱學(xué)精品課程http:/ 上海理工大學(xué)傳熱學(xué)精品課程 http:/ 集美大學(xué)傳熱學(xué)精品課程 http:/ 考核辦法： 平時(shí)成績(jī): 30% (包括：出勤15、作業(yè)15) 期末考試: 70% (閉卷)71.1 傳熱學(xué)的研究?jī)?nèi)容及其在科學(xué)技術(shù)和工程中的應(yīng)用1.1.1 什么是傳熱學(xué)定義定義：研究由溫差溫差引起的熱能傳遞規(guī)律熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)科學(xué)。解釋解釋： 溫差溫差是傳熱學(xué)研究的推動(dòng)力，熱力學(xué)第二定律：“凡是有溫有溫差差存在的地方，就有熱能自發(fā)地自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞傳遞”。 熱能傳遞規(guī)律熱能傳遞規(guī)律是

3、指單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量熱量與物體中相應(yīng)的溫度差溫度差之間的關(guān)系。 科學(xué)科學(xué)是指能夠利用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式明確地描述熱能傳遞規(guī)律，并能利用這些知識(shí)測(cè)試測(cè)試、控制控制和優(yōu)化優(yōu)化熱量傳遞過程。范圍范圍： 空間空間：宏觀傳熱學(xué)，假定傳熱學(xué)研究對(duì)象的介質(zhì)是連續(xù)的介質(zhì)是連續(xù)的； 時(shí)間時(shí)間：不考慮極高速極高速時(shí)的傳熱現(xiàn)象(激光等)。81.1.2 傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)得關(guān)系 熱力學(xué)熱力學(xué) + + 傳熱學(xué)傳熱學(xué) = = 熱科學(xué)熱科學(xué)(Thermal Science)(Thermal Science)系統(tǒng)從一個(gè)熱平衡態(tài)到另一個(gè)熱平衡態(tài)的過程中傳遞熱熱量的多少量的多少。tm，關(guān)心的是熱量傳遞的過程

4、，即熱量傳熱量傳遞的速率遞的速率。)(),(fzyxt水，M220oC鐵塊 M1300oC傳熱學(xué)與熱力學(xué)的關(guān)系傳熱學(xué)與熱力學(xué)的關(guān)系聯(lián)系：聯(lián)系：傳熱學(xué)以熱力學(xué)第一定律第一定律和第二定律第二定律為基礎(chǔ)，即在能量轉(zhuǎn)換和 傳遞過程中各種形式能源的總量保持不變總量保持不變； 始終從高溫?zé)嵩磸母邷責(zé)嵩?向低溫?zé)嵩醋园l(fā)地傳遞向低溫?zé)嵩醋园l(fā)地傳遞。區(qū)別區(qū)別: 熱力學(xué)是必須處于平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)系統(tǒng)，沒有 溫差和壓力差，而傳熱學(xué)的關(guān)鍵是有溫差溫差。91.1.2 傳熱學(xué)在科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域中的應(yīng)用傳熱問題的種類傳熱問題的種類: 強(qiáng)化傳熱：強(qiáng)化傳熱：在一定的條件下(溫差、體積、重量、泵能等)增加所 傳遞的能量。 削弱傳熱

5、：削弱傳熱：在一定的溫差下使熱量的傳遞減到最小。 溫度控制：溫度控制：對(duì)熱量傳遞過程中物體關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行控制。傳熱學(xué)基本技能傳熱學(xué)基本技能: 了解概念：了解概念：了解傳熱學(xué)課程中的基本概念，并且能夠利用這些概 念解釋復(fù)雜的傳熱現(xiàn)象。 掌握方法：掌握方法：掌握傳熱學(xué)問題的分析方法，比如實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)法、比擬 法等，同時(shí)掌握解決一般工程問題的解決思路。 學(xué)會(huì)解題：學(xué)會(huì)解題：傳熱學(xué)是典型的工程問題，要會(huì)根據(jù)掌握的數(shù)學(xué)知識(shí) 解決實(shí)際工程問題。101.2 熱能傳遞的三種基本方式l熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) (heat conduction)；l熱對(duì)流熱對(duì)流 (heat convection)；l熱輻射熱輻射 (ther

6、mal radiation)。對(duì)三種傳熱方式分別進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后結(jié)合三種基本傳熱方式解釋復(fù)雜熱現(xiàn)象。111.2.1 熱傳導(dǎo)(Heat Conduction)定義：物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)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。特點(diǎn): (1) 必須要有溫差; (2) 物體內(nèi)部或者物體直接接觸;(3) 依靠微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)傳熱; (4) 只討論熱傳導(dǎo)宏觀規(guī)律，忽略微觀機(jī)理。介質(zhì): 可以在固體、氣體、液體中發(fā)生。121822年，法國(guó)數(shù)學(xué)家Fourier提出:W ddxtA單位時(shí)間內(nèi)通過該層的導(dǎo)熱熱量與當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓始捌桨迕娣e成正比，稱為Fourier定律(速率方程)。其中：負(fù)

7、號(hào)表示熱量由高溫處到低溫處傳遞;:熱流量,單位時(shí)間傳遞的熱量W; A:垂直于導(dǎo)熱方向的截面積m2;:導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率) W/(mK)。圖1-2 一維穩(wěn)態(tài)平板內(nèi)導(dǎo)熱導(dǎo)熱的基本定律： 0 xt tw2 tw1 如果平板兩個(gè)表面均維持均勻溫度，壁內(nèi)溫度只沿垂直于壁面的方向變化,那么:13導(dǎo)熱系數(shù) 表征材料導(dǎo)熱性能優(yōu)劣的參數(shù)，是一種物性參數(shù)，與材料表征材料導(dǎo)熱性能優(yōu)劣的參數(shù)，是一種物性參數(shù)，與材料種類和溫度有關(guān)。種類和溫度有關(guān)。氣體液體金屬一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式： dd210 xdxdtxqwwtt2112wwwwttttq2mW ddxtAq 單位時(shí)間單位時(shí)間通過單位面積單位面積傳遞的熱量稱為熱流密度熱流

8、密度，用字母q表示，它與熱流量 之間的關(guān)系表示為：如果是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，那么熱流密度在任意界面上都是相等的，因此，熱流密度可以表示為泰坦尼克號(hào)泰坦尼克號(hào)14例 題 1-1.100,30021CtCtowow試求下列條件下的熱流密度。試求下列條件下的熱流密度。(1)(1) 材料為銅，材料為銅，=375 w/(mK );(2)(2) 材料為鋼，材料為鋼，=36.4 w/(mK );(3)(3) 材料為鉻磚，材料為鉻磚，=2.32 w/(mK )；(4)(4) 材料為硅藻土磚，材料為硅藻土磚， =0.242 w/(mK )。計(jì)算計(jì)算：題目假設(shè)符合一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱規(guī)律，直接套用穩(wěn)態(tài)傅里葉導(dǎo)熱定律：題目假設(shè)符

9、合一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱規(guī)律，直接套用穩(wěn)態(tài)傅里葉導(dǎo)熱定律一塊厚度一塊厚度=50 mm 的平板，兩側(cè)表面分別維持在的平板，兩側(cè)表面分別維持在 0 xt tw2 tw1 假設(shè)：假設(shè)：(1)(1)一維導(dǎo)熱問題；一維導(dǎo)熱問題；(2) (2) 穩(wěn)態(tài)過程；穩(wěn)態(tài)過程； (3) (3) 導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)152321mW1028. 905. 010030032. 2wwttq鉻磚：鉻磚：2221mW1068. 905. 0100300242. 0wwttq硅藻土磚：硅藻土磚：討論：討論：由計(jì)算可見，由于銅與硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)的巨大差別，由計(jì)算可見，由于銅與硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)的巨大差別，導(dǎo)致在相同的條件下通過銅板的

10、導(dǎo)熱量比通過硅藻土磚的導(dǎo)熱導(dǎo)致在相同的條件下通過銅板的導(dǎo)熱量比通過硅藻土磚的導(dǎo)熱量大三個(gè)數(shù)量級(jí)。因而，銅是熱的良導(dǎo)體，而硅藻土磚則起到量大三個(gè)數(shù)量級(jí)。因而，銅是熱的良導(dǎo)體，而硅藻土磚則起到一定的隔熱作用一定的隔熱作用2621mW105 . 105. 0100300375wwttq銅：銅：2521mW1046. 105. 01003004 .36wwttq鋼：鋼：161.2.2 熱對(duì)流(Heat Convection)定義：由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的物體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷、熱物冷、熱物體體相互摻混所導(dǎo)致的熱量傳遞熱量傳遞過程。對(duì)流換熱的分類： 無相變無相變：強(qiáng)迫對(duì)流和自然對(duì)流：強(qiáng)

11、迫對(duì)流和自然對(duì)流 有相變有相變：沸騰換熱和凝結(jié)換熱：沸騰換熱和凝結(jié)換熱特點(diǎn): (1)熱對(duì)流僅能發(fā)生在流體流體中； (2)熱對(duì)流必須伴隨熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。對(duì)流傳熱：流體流體流過一個(gè)物體表面物體表面時(shí)，流體與物體表面間的熱量傳遞過程熱量傳遞過程對(duì)流換熱中的邊界層對(duì)流換熱中的邊界層17W )(tthAw2mW )( fwtthAq 熱流量W, 單位時(shí)間傳遞的熱量2mWq q 熱流密度h 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K)(mW2A A2m 與流體接觸的壁面面積wt C 固體壁表面溫度t 流體溫度 C牛頓冷卻公式(Newtons law of cooling)：(對(duì)流傳熱速率方程對(duì)流傳熱速率方程)18表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(Co

12、nvective heat transfer coefficient)：影響因素影響因素：流體物性(密度、比熱容等)， 換熱表面的形狀、大小和布置， 流體流速傳熱特性傳熱特性：水大于空氣(介質(zhì))， 有相變大于無相變， 強(qiáng)制對(duì)流大于自然對(duì)流。本書第5-7章將著重討論表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響因素及如何求解定義定義：當(dāng)流體與壁面流體與壁面溫度相差相差1度度時(shí)、每單位壁面面積單位壁面面積上、 單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量19 h W /( m2K) 225 501000 25250 5025000 2500100000 2000100000 201.2.2 熱輻射(thermal radiation)定

13、義：由于熱的原因熱的原因產(chǎn)生的，以電磁波形式電磁波形式傳遞能量能量的現(xiàn)象特點(diǎn)：(1) 任何物體，只要溫度高于高于0 K(0 K(絕對(duì)零度絕對(duì)零度) )，就會(huì)不停地向 周圍空間發(fā)出熱輻射； (2) 可以在真空中真空中傳播,且在真空中傳遞效率最高傳遞效率最高(區(qū)別傳熱 和對(duì)流傳熱的特點(diǎn))； (3) 伴隨輻射能輻射能和熱能熱能之間的能量形式轉(zhuǎn)變(另一個(gè)區(qū)別) ； (4) 輻射具有強(qiáng)烈的方向性方向性。 輻射傳熱：輻射輻射與吸收吸收過程的綜合結(jié)果就造成了以輻射方式輻射方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞熱量傳遞。當(dāng)物體與周圍環(huán)境處于熱平衡時(shí)(與環(huán)境溫度相同)，輻射傳熱量等于零，但這是動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡，輻射與吸收過

14、程仍在不斷的進(jìn)行。21生活中的例子： a 當(dāng)你靠近火的時(shí)候，會(huì)感到面向火的一面比背面熱； b 冬天的夜晚，呆在有窗簾的屋子內(nèi)會(huì)感到比沒有窗簾時(shí)要舒服； c 太陽能傳遞到地面，只有輻射，沒有傳熱和對(duì)流。22熱輻射規(guī)律研究方法：假設(shè)有一種絕對(duì)黑體絕對(duì)黑體(理想狀態(tài))，它只關(guān)心熱輻射的共性規(guī)律，忽略其他因素，然后，真實(shí)物體的輻射則與黑體進(jìn)行比較和修正比較和修正，通過實(shí)驗(yàn)獲得修正系數(shù)修正系數(shù)，從而獲得真實(shí)物體的熱輻射規(guī)律真實(shí)物體的熱輻射規(guī)律。黑體：能吸收吸收投入到其表面上的所有熱輻射的物體所有熱輻射的物體，包括所有方向所有方向和所有所有波長(zhǎng)波長(zhǎng)。黑體的吸收和輻射本領(lǐng)在同溫度同溫度的物體中是最大最大的。

15、斯忒藩-波耳茲曼定律(Stefan-Boltzmann)：4TA4TqTA黑體的熱力學(xué)溫度，單位為K；斯忒藩-波耳茲曼常數(shù)，其值為5.6710-8W/(m2K4)；輻射表面積，單位為m223實(shí)際物體熱輻射特性：4TA4TA表示黑體在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱輻射熱量。其中 表示物體的發(fā)射率，總小于小于1。1. 發(fā)射率表示同溫度下同溫度下實(shí)際物體的輻射能力與黑體輻射能力的 性能比較，在實(shí)際中實(shí)際中應(yīng)用較廣；2. 斯忒藩-波耳茲曼定律又稱四次方定律，是輻射傳熱計(jì)算的基礎(chǔ)基礎(chǔ)；3. 公式中的是向外輻射的熱流量熱流量，而不是輻射傳熱量輻射傳熱量，傳熱量 還要計(jì)算吸收吸收的能量(第九章)。幾點(diǎn)說明：24輻射傳熱

16、計(jì)算：1T)(424121TTq 42T2T兩黑體表面間的輻射換熱41T)(4241TTA實(shí)際兩物體之間的輻射換熱量25例題 1-3一塊發(fā)射率=0.8的鋼板，溫度為27，試計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)鋼板單位面積上所發(fā)出的輻射能。假設(shè)：假設(shè)：(1) 鋼板表面溫度均勻；(2) 表面發(fā)射率均勻。計(jì)算：計(jì)算：按照實(shí)際物體熱輻射定律，單位面積上所發(fā)出的輻射能為：2444284/4 .367)27327(*)/(10*67. 5*8 . 0mWkkmWTq注意：注意：(1) 公式中的溫度為絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度； (2) 計(jì)算結(jié)果為鋼板單位面積上輻射出去的能量，不是輻射傳熱量不是輻射傳熱量。問題：?jiǎn)栴}：如果室內(nèi)環(huán)境溫度也是

17、27 ，那么鋼板的輻射傳熱量是多少？26熱量傳遞方式小結(jié)：三種方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱、熱輻射特點(diǎn)：1. 實(shí)際問題中，傳熱方式往往不是單獨(dú)出現(xiàn)的。2. 傅里葉定律、牛頓冷卻公式及斯忒藩-波耳茲曼定律 對(duì)穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)過程都是適用的。關(guān)鍵點(diǎn)：熟練掌握三種熱能傳遞方式的概念及計(jì)算公式！熟練掌握三種熱能傳遞方式的概念及計(jì)算公式！能夠準(zhǔn)確分析復(fù)雜傳熱學(xué)問題！能夠準(zhǔn)確分析復(fù)雜傳熱學(xué)問題！27例題 1-2CtCtfw23,489 . 0試求：試求：（1 1） 此管道的散熱必須考慮此管道的散熱必須考慮哪些熱量傳遞方式哪些熱量傳遞方式； （2 2） 計(jì)算每米長(zhǎng)度管道的計(jì)算每米長(zhǎng)度管道的總散熱量總散熱量。假設(shè)：假設(shè)

18、：（1） 沿管子長(zhǎng)度方向各給定沿管子長(zhǎng)度方向各給定參數(shù)都保持不變參數(shù)都保持不變；(2) 穩(wěn)態(tài)過程穩(wěn)態(tài)過程 （3） 管道周圍的其他管道周圍的其他固體表面溫度等于空氣溫度固體表面溫度等于空氣溫度。分析：分析：（1 1）此管道的散熱有）此管道的散熱有輻射換熱輻射換熱和和自然對(duì)流換熱自然對(duì)流換熱兩種方式。兩種方式。 （2 2）把管道每米長(zhǎng)度上的散熱量記為）把管道每米長(zhǎng)度上的散熱量記為lq一根水平放置的蒸汽管道，其保溫層外徑d=583 mm，外表面實(shí)測(cè)平均溫度及空氣溫度分別為 ，此時(shí)空氣與管道外表面間的自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的值等于h=3.42 W /(m2K), 保溫層外表面的發(fā)射率 。28)(,

19、fwclttdhthdq)/( 5 .156)2348()/(42. 3583. 014. 32mWCCKmWmoo近似地取管道的表面溫度為室內(nèi)空氣溫度，于是每米長(zhǎng)度管道外表面近似地取管道的表面溫度為室內(nèi)空氣溫度，于是每米長(zhǎng)度管道外表面與室內(nèi)物體及墻壁之間的與室內(nèi)物體及墻壁之間的熱輻射熱輻射為：為：)(4241,TTdqrl)/(7 .274)27323()27348(9 . 0)/(1067. 5583. 014. 34428mWCCCCKmWmoooo討論：討論：計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于表面溫度為計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于表面溫度為幾十?dāng)z氏度幾十?dāng)z氏度的一類表面的散熱問的一類表面的散熱問題，題，自然對(duì)流

20、自然對(duì)流散熱量與散熱量與熱輻射熱輻射具有具有相同的數(shù)量級(jí)相同的數(shù)量級(jí)，必須，必須同時(shí)予以考慮同時(shí)予以考慮。當(dāng)僅考慮自然對(duì)流時(shí)，單位長(zhǎng)度上的當(dāng)僅考慮自然對(duì)流時(shí)，單位長(zhǎng)度上的自然對(duì)流散熱量自然對(duì)流散熱量為：為：mWmWmWqqqrlcll/2 .431/7 .274/5 .156,每米長(zhǎng)管道的每米長(zhǎng)管道的總散熱量總散熱量為：為：291.3 傳熱過程和傳熱系數(shù)定義：熱量由壁面一側(cè)的流體一側(cè)的流體通過壁面壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)流體另一側(cè)流體中去的過程注意：傳熱過程具有特定的含義特定的含義，與一般熱量傳遞過程不同過程：(1) 從熱流體到壁面高溫側(cè)的熱量傳遞； (2) 從壁面高溫側(cè)到壁面低溫側(cè)的熱量傳遞， 亦即穿

21、過固體壁的導(dǎo)熱； (3) 從壁面低溫側(cè)到冷流體的熱量傳遞。關(guān)鍵：穩(wěn)態(tài)過程中，通過串聯(lián)著的每個(gè)環(huán)節(jié)的 熱流量應(yīng)該是相等的熱流量表達(dá)式：222211111fwwwwfttAhttAttAh22221111AhttAttAhttfwwwwf30對(duì)上面的公式進(jìn)行整理，得到傳熱過程中傳遞的熱量為：)(11)(212121ffffttAkhhttA注意：如果在傳熱過程中需要考慮輻射傳熱，那么h1、h2可取為復(fù)合換熱復(fù)合換熱 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)其中：k稱為傳熱系數(shù)，傳熱系數(shù)，是總的熱阻的倒數(shù)，需要先知道三個(gè)分別的熱阻是總的熱阻的倒數(shù)，需要先知道三個(gè)分別的熱阻。 數(shù)值上等于冷、熱物體間冷、熱物體間溫差t

22、=1、傳熱面積A=1m2時(shí)的熱流量 的值，是表征傳熱過程強(qiáng)烈程度傳熱過程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺。 為了與前面表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)區(qū)別，我們將這個(gè)系數(shù)稱為總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)。 傳熱過程越強(qiáng)烈強(qiáng)烈，傳熱系數(shù)越大越大。31傳熱系數(shù)的大致數(shù)值范圍過程h/W/(m2K)從氣體到氣體(常壓)1030從氣體到高壓水蒸汽或水10100從油到水100600從凝結(jié)有機(jī)物蒸氣到水5001000從水到水10002500從凝結(jié)水蒸氣到水2000600032傳熱熱阻AkthhttAff/111)(2121RUI 將傳熱過程與電學(xué)的歐姆定律作比較傳熱量類似于電學(xué)中的電流I溫差t類似于電學(xué)中的電壓U而1/(Ak)類似于電學(xué)中的電阻R1/(

23、Ak)稱為稱為傳熱過程熱阻傳熱過程熱阻111AhRh111AhRhAR 那么分別為各環(huán)節(jié)的熱阻在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過程中，如果通過各個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過程中，如果通過各個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量相同，則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻之和。相同，則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻之和。熱阻分析法可用于熱阻分析法可用于穩(wěn)態(tài)傳熱穩(wěn)態(tài)傳熱過程分析，過程分析，不可用于不可用于非穩(wěn)態(tài)傳非穩(wěn)態(tài)傳熱分析熱分析33例題 1-4試求：試求：（1 1） 三個(gè)環(huán)節(jié)的熱阻及冷凝器的總傳熱系數(shù)；三個(gè)環(huán)節(jié)的熱阻及冷凝器的總傳熱系數(shù)； （2 2） 欲增強(qiáng)傳熱應(yīng)從哪個(gè)環(huán)節(jié)入手。欲增強(qiáng)傳熱應(yīng)從哪個(gè)環(huán)節(jié)入手。假設(shè)：假

24、設(shè)：（1） 穩(wěn)態(tài)過程；穩(wěn)態(tài)過程； （2） 將圓管按厚度等于管子壁厚的平板處理。將圓管按厚度等于管子壁厚的平板處理。分析：分析：（1 1） 根據(jù)不同傳熱方式分別計(jì)算出各環(huán)節(jié)熱阻；根據(jù)不同傳熱方式分別計(jì)算出各環(huán)節(jié)熱阻； （2 2） 根據(jù)各環(huán)節(jié)熱阻占總熱阻比例增強(qiáng)傳熱。根據(jù)各環(huán)節(jié)熱阻占總熱阻比例增強(qiáng)傳熱。對(duì)一臺(tái)氟利昂冷卻器的傳熱過程作初步測(cè)算得到一下數(shù)據(jù)：管內(nèi)水的對(duì)流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=8700W/(m2K)，管外氟利昂蒸氣凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=1800W/(m2K)，換熱管子壁厚=1.5mm，管子的材料是銅，它的導(dǎo)熱系數(shù)為=383W/(mK) 。34計(jì)算：三個(gè)環(huán)節(jié)單位面積熱阻的計(jì)算分別如下：

25、水側(cè)換熱面積熱阻：管壁導(dǎo)熱面積熱阻：氟利昂蒸氣凝結(jié)面積熱阻：冷凝器的總傳熱系數(shù)：WkmkmWh/10*15. 1/8700112421WkmkmWh/10*56. 5/1800112422WkmkmWm/10*92. 3/870010*5 . 1263kmWWkmhhk2246421/1480/10*56. 510*92. 310*15. 11111水側(cè)、管壁、氟利昂側(cè)的面積熱阻分別占17%，0.6%，82.4%，氟利昂蒸氣側(cè)占主要地位，要增強(qiáng)冷凝器的傳熱，應(yīng)從這一環(huán)節(jié)入手。351.4 傳熱學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史和研究方法傳熱學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史：熱是一種運(yùn)動(dòng)，而不是一種“熱素”，兩個(gè)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)：1798 年倫福特鉆炮筒大量發(fā)熱實(shí)驗(yàn)1799 年戴維兩塊冰塊摩擦生熱化成水的實(shí)驗(yàn)J. B. Biot發(fā)現(xiàn)了基本的導(dǎo)熱定律J.B.Fourier利用完善的數(shù)學(xué)理論數(shù)學(xué)理論揭示了導(dǎo)熱現(xiàn)象，是導(dǎo)熱理論的奠基人36對(duì)流傳熱學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史：納維-斯托克斯完成了流體流動(dòng)基本方程，難以求解雷諾提出了雷諾數(shù)，澄清了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的混亂。努賽爾開辟了在無量綱數(shù)原則下求