热工学期末考试归纳之传热学

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1、1.热力学研究可逆过程，无温差传热；而传热学则是温差传热，为不可逆过程。n 三种热量传递方式：导热、对流和热辐射n 分析室内热量传给室外的热传递过程 （1）室内内墙：对流换热，热辐射 （2）内墙外墙：导热 （3）外墙大气：对流换热，热辐射2.导热：温度不同的物体直接接触或同一物体内不同温度的各部分之间，依靠物质的分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而引起的一种能量传递现象。(只要有温差存在，导热过程就可以在任何物体中发生。)特征：a. 物体间无相对位移；b.物体间必须相互接触；c.没有能量形式的转化。热对流：在有温差的条件下，伴随流体宏观移动发生的，因冷热流体相互掺混所引起的热量转移现象。（

2、只能发生在流体中）特征：a. 有相对位移；b.一定伴随着流体的导热；c. 没有能量形式之间的转换；d. 流体和固体壁面相互接触。辐射：物体以电磁波方式向外传递能量的过程。热辐射：由于热的原因而产生的电磁波辐射。特征: a. 有能量形式间的转化：热能辐射能热能b. 不需直接接触c. T0就有能量辐射d. 与绝对温度呈4次方关。辐射力：物体单位面积在单位时间内对外辐射的能量。3.传热过程：工程上经常遇到热量由高温流体经固体壁传给低温流体。 内表面的对流换热量：1=h1A(tf1tw1)炉墙的导热量：=A（tw1tw2）外表面的对流换热量：=h2A(tw2tf2)4.热阻叠加原理：传热过程的总热阻等

3、于组成该过程的各环节中各部分分热阻之和。增强传热时，应设法减少串联热阻中最大的热阻；减弱传热时，应加大串联热阻中的最小的热阻。5.温度场：在某一瞬间，物体内各点温度分布的集合或总称。如果温度分布不随时间变化，称之为稳定温度场。温度场某一瞬间同温度各点连成的面（线）称等温面。温度梯度：沿等温面法线方向上温度的增量与法向距离比值的极限。温度梯度是一个矢量，它的方向总是朝着温度增加的方向。热流密度：在单位时间内通过单位面积传递的热流，用q 表示，单位为W/m2。热流密度的方向与温度降度的方向一致。6.傅里叶定律：热流密度与该时刻同一处的温度梯度成正比，而方向与温度梯度方向相反。（稳态导热与非稳态导热

4、过程均适用）适用条件：（1）各向同性（2）不透明的介质（玻璃除外）导热系数：每单位温度梯度通过单位面积所传递的热流量。在一般情况下：固液气；导非导；湿干；实体多孔保温材料：凡平均温度不高于350时，导热系数不大于0.12W（mK）的材料。含湿量对多孔材料的导热系数影响很大。各向异性材料：有些物质的各向结构不同，因而在各个方向上导热系数有较大的差异。单值性条件：1.几何条件 2.物理条件 3.时间条件 4.边界条件 稳态导热：1.通过平壁的导热 2.通过圆管壁的导热 3.通过肋片的导热7.对流换热：流动的流体与固体壁面直接接触，当两者温度不同时相互间所发生的热传递过程。对流换热是导热和对流联合作

5、用的结果。流动边界层（速度边界层）：层流边界层、过渡流边界层、湍流边界层热边界层：流体与壁面之间的温差仅发生于热边界层内 层流边界层：热流传递依靠导热，换热较弱。湍流边界层：层流底层的传热仍依靠导热，湍流区，除导热外，主要靠漩涡扰动的对流混合作用，换热较强 边界层内的温度梯度在层流底层区最大，而在湍流区变化较为平缓。影响换热系数的因素：流动产生的原因 流体的流动状态 流体的物理性质 换热表面的几何尺寸受迫流动：风机或水泵等机械设备所产生的外力迫使流 体相对于壁面而产生的运动。自由流动:由流体冷、热各部分的密度差产生的浮升力而引起流动。影响的流体热物性参数主要有：导热系数、比热、动力粘度 和密度

6、等。 8.物理现象的相似条件：（1）用相同形式且具有相同内容的微分方程所描述的现象,称为同类现象。 只有同类现象才能谈相似问题，必须是同类现象，即现象的物理性质相同。（2）物理现象的相似只发生在几何相似的体系中。彼此相似的现象，其同名准则数必定相等；（3）两个物理现象相似，意味用来说明该两类现象物理性质的一切物理量相似。在任何相对应的地点和相对应的时刻是 否保持等值，作为判断该两个现象是否相似的依据。Nu=hl 表征换热程度强弱的准则；Re=ulv 反映流体流动时惯性力和粘性力的相对大小；Pr=va 物性特征数9.定性温度：流体平均温度、壁面温度、边界层中流体的平均温度管内受迫流动换热横掠单管

7、或管束的换热 液体被加热时的换热系数高于被冷却时的换热系数。 影响因素：管束排列方式的影响管间距影响入口影响无限大空间自由对流换热：是指换热面附近流体的运动不受其 他表面的干扰。10.凝结换热：蒸汽与低于它的相应压力下饱和温度的冷壁面相接触时，放出汽化潜热而凝结成液体附着在冷劈面上。 冰箱：冷凝器，蒸发器 汽轮机：蒸汽冷凝膜状凝结：润湿性液体的蒸气凝结时，在壁面上形成一层完整的液膜。珠状凝结：非润湿性液体的蒸气凝结时，在壁面上凝聚成一颗颗液珠。珠状凝结换热系数远大于膜状凝结换热系数。对凝结换热的影响因素：不凝气体、蒸汽流速11.沸腾换热：固液界面上，在液体内部形成汽泡的过程。产生条件：twtf

8、。分类：大容器沸腾和强制对流沸腾（又可以分为过冷沸腾、饱和沸腾）沸腾模型的类型：自由流动沸腾、核态沸腾、膜态沸腾12. 热辐射线组成：部分紫外线、可见光以及红外线。1 吸收比、反射比、透射比 黑体：吸收比=1；白体：反射比=1；透热体：透射比=1.在一般情况下，对于固体和液体而言，=0，+=1。镜反射：表面的光洁度（粗糙度）小于波长。普通的镜子漫反射：表面的光洁度（粗糙度）大于波长。墙的反射决定对射线的吸收和反射有重大影响的是物体的表面状况，而不是它的颜色。能够全部吸收各种波长辐射能的物体，称黑体。黑体表面的辐射属于漫反射。辐射力E：物体在单位时间内单位表面积向周围的半球空间所有方向发射全部波

9、长的辐射能的总量。单色辐射力E：物体在单位时间内单位表面积向半球空间所有方向发射某一波长的辐射能。结论：（1）黑体的辐射波谱是随波长连续地变化的（光滑曲线）；（2）对任何波长，T，Eb（3）对于某一温度而言，辐射力有最大值。T，最大值向左移动；（4）辐射能和温度有关。单色黑度（单色发射率）：实际物体的单色辐射力与同温度下黑体单色辐射力的比值。黑度（发射率）：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值。单色吸收率 ：物体对某一特定波长的透射辐射能所吸收的百分数。灰体：单色吸收率与波长无关的物体。13.基尔霍夫定律：任何物体的辐射力和它对来自黑体辐射的吸收率的比值恒等于Eb。推论： 1. 善于辐射

10、的物体必善于吸收； 2. 因1，所以EEb。即在同一温度下，黑体的辐射力最大。 3.热平衡。角系数：表示一个表面发射出的辐射能中落到另一个表面上的份额。角系数的性质： 有界性 互换性 完整性有效辐射J：单位时间内离开灰体表面单位面积的总辐射能。投射辐射G：单位时间内投射到灰体表面的单位面积上的辐射能。14.复合换热：凡有几种热量传递方式同时起作用的换热过程。只有当两种方式所交换的热量相当接近时，才应同时予以考虑。 传热过程:热流体通过固体壁面把热量传给冷流体的过程。 增强传热：1提高传热温差 2提高传热系数k (1)减少导热热阻 (2)减小对流换热热阻(3)增强辐射换热 削弱传热:增加热阻(在壁面上增加一层热绝缘层)15.换热器:用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置。 分类:1.回热式换热器、混合式换热器、间壁式换热器。2.顺流式换热器、 逆流式换热器、 交叉式换热器、 混合式换热器。16.水蒸气以外的 所有组成气体称为干空气，看作是不变的整体。 湿空气=干空气+水蒸气 湿空气是理想气体混合物 蒸发：在液体表面进行的汽化过程。 沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。