傳熱學(xué)基本知識(shí)

1、傳熱學(xué)基本知識(shí)第1頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，會(huì)遇到大量傳熱的現(xiàn)象。傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的一門技術(shù)學(xué)科，通過分析傳熱現(xiàn)象，解決工程中的增強(qiáng)和削弱傳熱問題，以實(shí)現(xiàn)能源的合理使用。凡是有溫度差別的地方就一定有熱量的傳遞，熱量總是自動(dòng)地由高溫物體傳向低溫物體。熱傳遞有三種基本方式：即導(dǎo)熱，對(duì)流換熱和熱輻射。第2頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日2.1 穩(wěn)定傳熱的基本概念溫度與熱量1.溫度：表示物體冷熱程度的物理量絕對(duì)溫標(biāo)：T攝氏溫標(biāo)：t T=t+2732.熱量：物體吸收或放出熱能的多少單位：焦耳傳熱的基本方式第3頁，共14

2、頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日導(dǎo)熱導(dǎo)熱是指物體各部分無相對(duì)位移或不同物體直接接觸時(shí)依靠物質(zhì)分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。在地球引力范圍內(nèi)，單純的導(dǎo)熱只能發(fā)生在密實(shí)的固體中。在導(dǎo)熱過程中，導(dǎo)熱的熱流量與壁兩側(cè)的溫差成正比，與壁的厚度成反比，并與材料的導(dǎo)熱性能有關(guān)。 對(duì)流對(duì)流是依靠流體的運(yùn)動(dòng)，把熱量由一處傳遞到另一處。與導(dǎo)熱一樣，其也是傳熱的一種基本方式。但工程實(shí)際中所遇到的傳熱問題，例如在傳熱的三個(gè)階段中的第一個(gè)階段和第三個(gè)階段，往往是流體與固體壁面接觸時(shí)的換熱，在這種情況下，換熱過程就不單有流體的對(duì)流作用，同時(shí)伴隨著導(dǎo)熱，我們把導(dǎo)熱和對(duì)流共同存在的

3、過程，稱為對(duì)流換熱過程。第4頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日熱輻射通過以上對(duì)導(dǎo)熱和對(duì)流換熱過程的介紹，我們知道，無論導(dǎo)熱和對(duì)流，都必須通過冷熱物體的直接接觸來傳遞熱量，但熱輻射則不同。熱輻射是依靠物體表面發(fā)射可見和不可見的射線來傳遞熱量。物體表面每平方米每秒對(duì)外輻射的熱量稱為輻射力E，其大小與物體表面性質(zhì)和溫度有關(guān)。第5頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日2.2穩(wěn)定導(dǎo)熱單層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱熱阻：R指熱流通過平壁時(shí)遇到的阻力多層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱第6頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日材料名稱熱導(dǎo)率W/（m.K）材料名稱熱導(dǎo)率W/（m.K）銅

4、鋁鋼不銹鋼木材紅磚383204約47290.120.230.58礦渣棉玻璃棉珠光砂碳酸鎂水空氣0.040.0460.0370.0350.0260.038約0.580.023 常用材料的熱導(dǎo)率表第7頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日2.3對(duì)流換熱特征自然對(duì)流受迫對(duì)流對(duì)流換熱的計(jì)算熱阻形式：第8頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日2.4輻射換熱2.5穩(wěn)定傳熱過程及傳熱的增強(qiáng)與削弱穩(wěn)定傳熱第9頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日假設(shè)兩側(cè)的流體溫度為tf1、tf2，壁兩側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)分別為1、2，壁兩側(cè)的溫度分別為tw1、tw2，壁的導(dǎo)熱

5、系數(shù)為，壁厚為，壁面積為F，傳熱處于穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)楸诘拈L(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壁厚，可以認(rèn)為熱流方向和壁面垂直，則沿著傳熱過程列出三個(gè)階段的熱流量的計(jì)算式為q1(tf1 tw1 )q/(tw1tw2)q2 (tw2tf2)K：傳熱系數(shù)第10頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日混凝土板厚為100mm，導(dǎo)熱系數(shù)1.54W/(m)，兩側(cè)空氣溫度分別為t15和t230，換熱系數(shù)125W/(m2 )，28W/(m2)，求單位面積上傳熱過程的各項(xiàng)熱阻、傳熱熱阻、傳熱系數(shù)及熱流通量。【解】單位面積各項(xiàng)熱阻R1 0.04(m2/W)R2 0.065(m2/W)R3 0.125(m2/W)傳熱熱阻

6、為R R1 R2 R3 0.040.0650.1250.23(m2/W)傳熱系數(shù)為K 4.35W/(m2)熱流通量為qKt4.35(305)109(W/m2)第11頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日求房屋外墻的散熱量q以及它的內(nèi)外表溫度tw1和tw2。已知外墻厚度=360 ，室外溫度tf1=-10，室內(nèi)溫度tf2=18，墻的導(dǎo)熱系數(shù)=0.61W/m，內(nèi)表面換熱系數(shù)1=8.7W/ ，外表面換熱系數(shù)2=24.5 W/ 第12頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日夏季在維持20 的室內(nèi)，穿單衣感到舒適，而冬季在保持同樣溫度的室內(nèi)卻必須穿毛衣，試從傳熱的觀點(diǎn)分析其原因。冬季掛上窗簾布后覺得很暖和，原因何在？第13頁，共14頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)9分，星期日傳熱的增強(qiáng)和削弱增強(qiáng)傳熱的途徑：1.擴(kuò)展傳熱面2.改變流動(dòng)狀況3.使用添加劑改變流體的物理性質(zhì)4