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传热学 Heat Transfer

Center of Thermal Fluids Science

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传热学

Chapter 1

Chapter 24

Chapter 57

Chapter 89

Chapter 10

总体简介：基本概念、基本方式、基本方法

热传导：稳态导热、非稳态导热、导热问题数值解

对流传热：单相、相变实验关联式

辐射传热：基本概念、基本假设辐射基本定律、辐射传热的计算

传热过程：传热过程计算、换热器的热计算

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主要内容

• 传热学基本内容复习

• 典型题讲解

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导热一导热的定义及特点

物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。

1. 定义

2. 特点

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二傅立叶（ Fourier ）导热定律

tq gradt n

A n

( ) ( ) ( )t t t

q i j kx y z

1. 一般表达式

2. 物理含义

关键

关键

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三导热系数（ conductivity ）

1. 含义

2. 四种典型物质的导热系数值

铜 (copper)钢 (steel)水 (water)空气 (air)

400400.60.026

KmW

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四导热微分方程

Φz

t

zy

t

yx

t

x

tc

)()()(

三个坐标方向净导入的热量

非稳态项

内能增量内热源

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五定解条件

0, , ,t f x y z

( )w fw

th t t

n

t - w wf q

n

wt f

1. 初始条件

2. 边界条件

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六简单一维稳态导热的分析解

1. 如何判断是一维问题

3. 定性分析

① 直接求解导热微分方程

② 对傅立叶导热定律直接积分

2. 求解方法

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七通过肋片的稳态导热

1. 如何简化成一维问题？

2. 微分方程及定解条件

3. 通过肋片的散热量

① 等效热源法 ② 热平衡法

4. 肋片效率分析、套管温度计测温误差分析

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八非稳态导热

1. 基本概念

3. 一维非稳态导热

① 热扩散率 ② 吸热系数

④ 两个阶段

2.0Fo

2. 集总参数法

⑤ 时间常数 ③ Bi 数

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九导热问题的数值解法

1. 稳态问题

x

y

热平衡法建立节点离散方程的方法显式格式和隐式

格式的优缺点

2. 非稳态问题

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十温度分布

1. 变物性问题

2. 变截面问题

3. 传热过程

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对流传热一什么是对流传热？

1. 对流

2. 对流传热

流体流过温度不同的固体壁面时的热量传递过程

3. 特点

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4. 牛顿冷却公式

tAh thq

关键

6. 分类

7. 典型条件下表面传热系数的数量级（表 1-

1 ）

KmW 2

5. 影响对流传热的因素

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二单相对流传热1. 基本概念

① 对流传热的控制方程

② 流动边界层及热边界层

③ 边界层方程④ 相似原理及其应用

Re GrNu Pr St

⑤ 常用的无量纲准则数（特征数）及其物理含义

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2. 实验关联式

① 外部流动

③ 自然对流

④ 混合对流（概念性理解）

• 三大基本量的选取• 适用范围• 修正（为什么？）

⑥ 各种流动型式的物理特点

② 内部流动

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三凝结传热1. 膜状凝结与珠状凝结

① 简化假设 ② 思路

2. Nusselt 膜状凝结分析解

3. 关联式

横管和竖直壁面

4. 影响凝结传热的主要因素及……强化

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四沸腾传热1. 大容器饱和沸腾曲线

3. 影响沸腾传热的主要因素及……强化

2. 临界热流密度及其工程指导意义

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辐射传热一热辐射的基本概念

1.电磁波谱

• 可见光、红外线• 太阳辐射• 一般工业温度范围• 波长与温度的关系

2. 吸收、反射、透射

• 固体、液体• 气体

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3.黑体的概念和作用

• Stefan-Boltzmann 定律• Planck 定律 Wien 位移定律• Lambert 定律

4.黑体辐射的基本定律

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• 漫射表面• 灰体的概念• 基尔霍夫定律• 实际物体表面简化的可行性

5.实际物体的辐射吸收特性

二辐射传热的计算

• 定义• 性质• 计算

1.角系数

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2.投入辐射、有效辐射

qEJ b

1

1

211,22

212,11

1,2222,1112,1

JJXA

JJXA

XJAXJA

3.任意两表面之间辐射传热

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• 表面辐射热阻和空间辐射热阻• 画网络图的方法• 表面净辐射传热量和任意两表

面之间的辐射传热量• 两种特殊情形黑体、重辐射面

4.多表面系统辐射传热

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• 遮热板的工作原理• 遮热板的应用如何进一步提高遮热板的遮热效果提高测温精度

7. 气体辐射

• 特点• 温室效应

6. 太能集热器的应用

5.遮热板

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换热器

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一传热过程的分析和计算

• 传热过程什么是传热过程？

传热方程式 tAk

关键关键• 总传热系数

① 传热过程的辨析

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② 总传热系数的计算

通过平壁的传热

通过圆筒壁的传热通过肋壁的传热

21

111

hhk

ooi

o

ii

fofi

dhdd

dh

ttl

1)ln(

211

)(Φ

ooi hhk

111

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• 传热表面的温度工况

Const.

i

i

R

t

强化传热应从热阻最大的环节入手

• 临界绝缘直径电气工程

动力保温管道

• 强化传热的突破口

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• 换热器的定义、型式、特点

二换热器的型式及平均温差

• 简单顺流和逆流的平均温差的计算

min

max

minmax

lnt

ttt

tm

'','maxmax ttt

'','minmin ttt

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• 简单顺流和逆流的定性温度分布

温差大的地方温度变化剧烈

• 其它复杂流动布置的平均温差的计算

ctfmm tt )(

一些特殊情况

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• 设计计算和校核计算

三换热器的热计算

mtkA

)()( 22221111 ttcqttcq mm

①所依据的方程

• 利用平均温差法进行换热器的设计计算

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② 步骤

- NTU 法

① 有关概念

② 与平均温差法比较

• 污垢热阻

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• 必要性

四 Wilson 图解法

• 思想

概念性理解

五隔热保温技术

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祝大家

取得优异的成绩！

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