傳熱學(xué)知識(shí)點(diǎn)

1、 # 傳熱學(xué)主要知識(shí)點(diǎn)1.熱量傳遞的三種基本方式。熱量傳遞的三種基本方式：導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）、對(duì)流（熱對(duì)流）和熱輻射 #2導(dǎo)熱的特點(diǎn)。a必須有溫差；b物體直接接觸；c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；d在引力場(chǎng)下單純的導(dǎo)熱一般只發(fā)生在密實(shí)的固體中。 # 3對(duì)流（熱對(duì)流）（Convection）的概念。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)而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。4對(duì)流換熱的特點(diǎn)。當(dāng)流體流過(guò)一個(gè)物體表面時(shí)的熱量傳遞過(guò)程，它與單純的對(duì)流不同，具有如下特點(diǎn)：a導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過(guò)程b必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差c

2、壁面處會(huì)形成速度梯度很大的邊界層5.牛頓冷卻公式的基本=hA(t-1)Ew表達(dá)式及其中各物理量的定義。 #熱輻射的特點(diǎn)。a任何物體，只要溫度高于0K就會(huì)不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；b可以在真空中傳播；c伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變；d具有強(qiáng)烈的方向性；e輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)；f發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。 # 導(dǎo)熱系數(shù),表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱系數(shù)之間的區(qū)別。導(dǎo)熱系數(shù)：表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，與材料種類和溫度關(guān)。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：當(dāng)流體與壁面溫度相差1度時(shí)、每單位壁面面積上、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量。影響h因素：流速、流體物性、壁面形狀大小等。傳熱系數(shù)：是表征傳熱過(guò)程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺，不是物性參數(shù)

3、，與過(guò)程有關(guān)。常溫下部分物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)：銀：427；純銅：398；純鋁：236；普通鋼：30-50；水：；空氣：；保溫材料：；水垢：1-3；煙垢：。 實(shí)際熱量傳遞過(guò)程：常常表現(xiàn)為三種基本方式的相互串聯(lián)/并聯(lián)作用。冷昵器I艸卻水出冷卻水進(jìn)期整竺小隔燮而両一鯉込*1 # 9.復(fù)雜傳熱過(guò)程尸刃Tr2 Upsidesurface:adiabaticDownsidesurface:adiabatic絕熱111ji111I!i1111d/3iiiiliiiiA3Ad/SJi1t1Ili1h.1d/3iiiiiilI11iFF1I|1F:iflIISiIB絕熱 # 第一章導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)1傅立葉定律的基本表達(dá)式及

4、其中各物理量的意義。傅立葉定律(導(dǎo)熱基本定律)：垂直導(dǎo)過(guò)等溫面的熱流密度，正比于該處的溫度梯度，方向與溫度梯度相反。(1)空隙中充有空氣,空氣導(dǎo)熱系數(shù)小,因此保溫性好;(2)空隙太大,會(huì)形成自然對(duì)流換熱,輻射的影響也會(huì)增強(qiáng),因此并非空隙越大越好。(3)由于水分的滲入，替代了相當(dāng)一部分空氣，而且更主要的是水分將從高溫區(qū)向低溫區(qū)遷移而傳遞熱量。因此，濕材料的導(dǎo)熱系數(shù)比干材料和水都要大。所以，建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是冷、熱設(shè)備的保溫層，都應(yīng)采取防潮措施。導(dǎo)熱微分方程式的理論基礎(chǔ)。傅里葉定律+熱力學(xué)第一定律熱擴(kuò)散率的概念。熱擴(kuò)散率(用a表示)反映了導(dǎo)熱過(guò)程中材料的導(dǎo)熱能力與沿途物質(zhì)儲(chǔ)熱能力之間的關(guān)系值

5、大，即入值大或pc值小，說(shuō)明物體的某一部分一旦獲得熱量，該熱量能在整個(gè)物體中很快擴(kuò)散。熱擴(kuò)散率表征物體被加熱或冷卻時(shí)，物體內(nèi)各部分溫度趨向于均勻一致的能力在同樣加熱條件下，物體的熱擴(kuò)散率越大，物體內(nèi)部各處的溫度差別越小。熱擴(kuò)散率反應(yīng)導(dǎo)熱過(guò)程動(dòng)態(tài)特性，是研究不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的重要物理量。完整數(shù)學(xué)描述：導(dǎo)熱微分方程+單值性條件導(dǎo)熱微分方程式描寫物體的溫度隨時(shí)間和空間變化的關(guān)系；它沒(méi)有涉及具體、特定的導(dǎo)熱過(guò)程。是通用表達(dá)式。對(duì)特定的導(dǎo)熱過(guò)程，需要補(bǔ)充單值性條件，才能 #得到特定問(wèn)題的唯一解。單值性條件包括四項(xiàng)：幾何條件、物理?xiàng)l件、時(shí)間條件（初始條件）、邊界條件。邊界條件。邊界條件說(shuō)明導(dǎo)熱體邊界上過(guò)程進(jìn)行的

6、特點(diǎn)反映過(guò)程與周圍環(huán)境相互作用的條件（1）第一類邊界條件：已知任一瞬間導(dǎo)熱體邊界上溫度值；（2）第二類邊界條件：已知物體邊界上熱流密度的分布及變化規(guī)律，第二類邊界條件相當(dāng)于已知任何時(shí)刻物體邊界面法向的溫度梯度值；（3）第三類邊界條件：當(dāng)物體壁面與流體相接觸進(jìn)行對(duì)流換熱時(shí)，已知任一時(shí)刻邊界面周圍流體的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。ll11ll11第二章穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1.由第三類邊界條件下通過(guò)平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱量關(guān)系式，分析為了增加傳熱量，可以采取哪些措施第三類邊界條件下通過(guò)平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱量關(guān)系式：為了增加傳熱t(yī)t二flf261+c+hAMhAl2量，可以采取哪些措施（1）增加溫差（tfl-tf2）,但受工藝

7、條件限制（2）減小熱阻:a）金屬壁一般很?。╠很小）、熱導(dǎo)率很大，故導(dǎo)熱熱阻一般可忽略b）增大h1、h2,但提高h(yuǎn)1、h2并非任意的c）增大換熱面積A也能增加傳熱量在一些換熱設(shè)備中，在換熱面上加裝肋片是增大換熱量的重要手段 #2在管道外覆蓋保溫層是不是在任何情況下都能減少熱損失為什么不是,只有當(dāng)管道外徑大于臨界熱絕緣直徑時(shí),覆蓋保溫層才能減小熱損失.接觸熱阻的概念。實(shí)際固體表面不是理想平整的，所以兩固體表面直接接觸的界面容易出現(xiàn)點(diǎn)接觸，或者只是部分的而不是完全的和平整的面接觸給導(dǎo)熱帶來(lái)額外的熱阻，即接觸熱阻。5.熱阻：?jiǎn)挝幻娣e上的傳熱熱阻：R=-kk單位面積上的導(dǎo)熱熱阻：5R=。九九單位面積上

8、的對(duì)流換熱熱阻：R=1人h對(duì)比串聯(lián)熱阻大小就可以找到強(qiáng)化傳熱的主要環(huán)節(jié) # 第三章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分類。周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱和瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱2Bi準(zhǔn)則數(shù)，F(xiàn)o準(zhǔn)則數(shù)的定義及物理意義。Bi準(zhǔn)則數(shù):h8_5/九_(tái)物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻T/h物體表面對(duì)流換熱熱阻F。準(zhǔn)則數(shù)：Fo嗒，是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的無(wú)量綱時(shí)間。3集總參數(shù)法的物理意義及應(yīng)用條件。忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻、認(rèn)為物體溫度均勻一致的分析方法。此時(shí)溫度分布只與時(shí)間有關(guān)，與空間位置無(wú)關(guān)。應(yīng)用條件:Bi0.2時(shí)，物體在給定的條件下冷卻或加熱，物體中任何給定地點(diǎn)過(guò)余溫度的對(duì)數(shù)值將隨時(shí)間按線性規(guī)律變化。物體中過(guò)余溫度的對(duì)數(shù)值隨時(shí)間按線性規(guī)律變化的這個(gè)階段，

9、稱為瞬態(tài)溫度變化的正規(guī)狀況階段。 # 6半無(wú)限大物體的概念。半無(wú)限大物體的概念如何應(yīng)用在實(shí)際工程問(wèn)題中半無(wú)限大物體，是指以無(wú)限大的y-z平面為界面，在正x方向伸延至無(wú)窮遠(yuǎn)的物體。在實(shí)際工程中，對(duì)于一個(gè)有限厚度的物體，在所考慮的時(shí)間范圍內(nèi)，若滲透厚度小于本身的厚度，這時(shí)可以認(rèn)為該物體是個(gè)半無(wú)限大物體。第四章導(dǎo)熱問(wèn)題數(shù)值解法基礎(chǔ)1數(shù)值解法的基本求解過(guò)程數(shù)值解法，即把原來(lái)在時(shí)間和空間連續(xù)的物理量的場(chǎng)，用有限個(gè)離散點(diǎn)上的值的集合來(lái)代替，通過(guò)求解按一定方法建立起來(lái)的關(guān)于這些值的代數(shù)方程，從而獲得離散點(diǎn)上被求物理量的值；并稱之為數(shù)值解。2熱平衡法的基本思想。對(duì)每個(gè)有限大小的控制容積應(yīng)用能量守恒，從而獲得溫

10、度場(chǎng)的代數(shù)方程組，它從基本物理現(xiàn)象和基本定律出發(fā)，不必事先建立控制方程，依據(jù)能量守恒和傅立葉導(dǎo)熱定律即可。16161616第五章對(duì)流換熱分析影響對(duì)流換熱的主要物理因素.對(duì)流換熱是流體的導(dǎo)熱和對(duì)流兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果。其影響因素主要有以下五個(gè)方面：(1)流動(dòng)起因;(2)流動(dòng)狀態(tài);(3)流體有無(wú)相變;(4)換熱表面的幾何因素;(5)流體的熱物理性質(zhì)。對(duì)流換熱是如何分類的流動(dòng)起因：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流；(2)流動(dòng)狀態(tài):層流和紊流；(3)流體有無(wú)相變:單相換熱和相變換熱(4)換熱表面的幾何因素：內(nèi)部流動(dòng)對(duì)流換熱和外部流動(dòng)對(duì)流換熱。3對(duì)流換熱問(wèn)題的數(shù)學(xué)描寫中包括那些方程連續(xù)性方程、動(dòng)量微分方程、

11、能量微分方程、對(duì)流換熱過(guò)程微分方程式。17171717邊界層概念的基本思想。流場(chǎng)可以劃分為兩個(gè)區(qū)：邊界層區(qū)與主流區(qū)邊界層區(qū)：流體的粘性作用起主導(dǎo)作用，流體的運(yùn)動(dòng)可用粘性流體運(yùn)動(dòng)微分方程描述(N-S方程)主流區(qū)：速度梯度為0,t=0；可視為無(wú)粘性理想流體；流體的運(yùn)動(dòng)可用歐拉方程描述。5流動(dòng)邊界層的幾個(gè)重要特性。(1)邊界層厚度d與壁的定型尺寸L相比極小，d0C,而T0C，因此地球表面溫度有可sky能低于0c,即地面可能結(jié)冰。17、什么是“半無(wú)限大”物體半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱存在正規(guī)狀況階段嗎答：所謂“半無(wú)限大”物體,是指平面一側(cè)空間無(wú)限延伸的物體。因?yàn)槲矬w向縱深無(wú)限延伸,初始溫度的影響就遠(yuǎn)不會(huì)

12、消除,所以,半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱不存在正規(guī)狀況階段。18、Bi和Bi*各代表什么樣的換熱條件有人認(rèn)為Bi代表了絕熱工況,是否正確,為什么答：Bi時(shí)，物體表面的換熱熱阻遠(yuǎn)大于物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。說(shuō)明換熱熱阻主要在邊界,物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻幾乎可以忽略,因而任一時(shí)刻物體內(nèi)部的溫度分布趨于均勻，并隨時(shí)間的推移整體地下降。可以用集總參數(shù)法進(jìn)行分析求解。Bi時(shí)，物體表面的換熱熱阻遠(yuǎn)小于物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻。在這種情況下，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程剛開始進(jìn)行的一瞬間，物體的表面溫度就等于周圍介質(zhì)的溫度。但是，因?yàn)槲矬w內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻較大，所以物體內(nèi)部各處的溫度相差較大，隨著時(shí)間的推移，物體內(nèi)部各點(diǎn)的溫度逐漸下降。在這種情況下，物體的冷卻或加熱過(guò)程的強(qiáng)度只決定于物體的性質(zhì)和幾何尺寸。認(rèn)為Bi代表絕熱工況是不正確的，Bi的工況是指邊界熱阻相對(duì)于內(nèi)部熱阻較大，而絕熱工況下邊界熱阻無(wú)限大。19試說(shuō)明集總參數(shù)法的物理概念。答：當(dāng)固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻遠(yuǎn)小于其表面的換熱熱阻時(shí)，即當(dāng)內(nèi)外熱阻之比趨于零時(shí)，影響換熱的主要環(huán)節(jié)是在邊界上的換熱能力，而內(nèi)部由于熱阻很小而溫度趨