传热学知识点总结

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1、传热学知识点总结（总10页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-传热学知识点总结传热学知识点总结第一章1-1“三个 W”1-2 热量传递的三种基本方式1-3 传热过程和传热系数要求：通过本章的学习，读者应对热量传递的三种基本方式、 传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简单的计算，能对工程 实际中简单的传热问题进行分析(有哪些热量传递方式和环节)。 作为绪论，本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化，具体 更深入的讨论在随后的章节中体现。本章重点：1. 传热学研究的基本问题物体内部温度分布的计算方法热量的传递速率增强或削弱热传递速率的方法2. 热量

2、传递的三种基本方式(1) .导热：依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。传热学 重点研究的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。傅立叶导热公式：(2) .对流换热：当流体流过物体表面时所发生的热量传递过 程。牛顿冷却公式：(3) .辐射换热：任何一个处于绝对零度以上的物体都具有发射 热辐射和吸收热辐射的能力，辐射换热就是这两个过程共同作用的 结果。由于电磁波只能直线传播，所以只有两个物体相互看得见的 部分才能发生辐射换热。黑体热辐射公式：实际物体热辐射：3. 传热过程及传热系数：热量从固壁一侧的流体通过固壁传向 另一侧流体的过程。最简单的传热过程由三个环节串联组成。4. 传热学研究的基础傅立叶定

3、律能量守恒定律+牛顿冷却公式+质量动量守恒定律四次方定律本章难点1. 对三种传热形式关系的理解各种方式热量传递的机理不同，但却可以(串联或并联)同时 存在于一个传热现象中。2. 热阻概念的理解严格讲热阻只适用于一维热量传递过程，且在传递过程中热量 不能有任何形式的损耗。思考题：1. 冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和，经过拍打以后，效果 更加明显。为什么？2. 试分析室内暖气片的散热过程。3. 冬天住在新建的居民楼比住旧楼房感觉更冷。试用传热学观 点解释原因。4. 从教材表1-1给出的几种h数值，你可以得到什么结论？5. 夏天，有两个完全相同的液氮贮存容器放在一起，一个表面 已结霜，另一个则没有

4、。请问哪个容器的隔热性能更好，为什么第二章导热基本定律及稳态导热2-1 导热的基本概念和定律2-2 导热微分方程2-3 一维稳态导热2-4 伸展体的一维稳态导热要求：本章应着重掌握Fourier定律及其应用，影响导热系数 的因素及导热问题的数学描写导热微分方程及定解条件。在此 基础上，能对几种典型几何形状物体的一维稳态导热问题用分析方 法确定物体内的温度分布和通过物体的导热量。本章重点：1. 基本概念温度场t二f(x,y, z,t),稳态与非稳态，一维与二维导热系数入2. 导热基本定律：可以认为是由傅立叶导热公式引深而得到，并具有更广泛的适 应性。(1) 可以应用于三维温度场中任何一个指定的方

5、向(2) 不要求物体的导热系数必须是常数(3) 不要求沿 x 方向的导热量处处相等(4) 不要求沿 x 方向的温度梯度处处相等(5) 不要求是稳态导热3. 导热微分方程式及定解条件1) 导热微分方程式控制了物体内部的温度分布规律，故亦称为 温度控制方程只适用于物体的内部，不适用于物体的表面或边界。 受到坐标系形式的限制。其推导依据是能量守恒定律和傅立叶定 律。2) 定解条件定解条件包括初始条件和边界条件。第一类边界条件给定边界上的温度值第二类边界条件给定边界上的热流密度值第三类边界条件给定边界对流换热条件3) 求解思路求解导热问题的思路主要遵循“物理问题数学描写求解方程温 度分布热量计算”4.

6、 一维稳态导热问题的解析解1）如何判断问题是否一维2）两种求解方法对具体一维稳态无内热源常物性导热问题，一般有两种求解方 法：一是直接对导热微分方程从数学上求解，二是利用fourier定 律直接积分。前者只能得出温度分布再应用 fourier 定律获得热流 量。3）温度分布曲线的绘制对一维稳态无内热源导热问题，当沿热流方向有面积或导热系 数的变化时，依此很容易判断温度分布。本章难点：本章难点是对傅立叶导热定律的深入理解并结合能量守恒定律 灵活应用，这是研究及解决所有热传导问题的基础。思考题：1. 如图所示为一维稳态导热的两层平壁内温度分布，导热系数 入均为常数。试确定：（1）q1, q2及q3

7、的相对大小；（2）入1和入2的相对大小。2球形贮罐内有-196的液氦，外直径为2m,外包保温层厚 30cm,其入=0.6w/m.k。环境温度高达40,罐外空气与保温层间的 h=5w/m2.k 试计算通过保温层的热损失并判断保温层外是否结霜。3. 试推导变截面伸展体的导热微分方程,并写出其边界条件。假设伸展体内导热是一维的。第三章非稳态导热3-1 非稳态导热的基本概念3-1 集总参数法3-3 非稳态导热过程的微分方程分析要求：通过本章的学习，读者应熟练掌握非稳态导热的基本特 点，集总参数法的基本原理及其应用，一维非稳态导热问题的分析 解及海斯勒图的使用方法。读者应能分析简化实际物理问题并建立 其

8、数学描写，然后求解得出其瞬时温度分布并计算在一段时间间隔 内物体所传递的导热量。本章重点；一. 非稳态导热过程1. 实质：由于某种原因使物体内某点不断有净热量吸收或放 出，形成了非稳态温度场。2. 一维非稳态导热的三种情形：见教材图 3-3。3. Bi,Fo 数的物理意义二. 集总参数法1实质：是当导热体内部热阻忽略不计即BiO时研究非稳态导 热的一种方法。判别依据：Bi2时间常数3.几点说明：导热体外的换热条件不局限于对流换热。建立导 热微分方程的根本依据是能量守恒定律；由Bi数的定义，若h或特 征长度 d 未知时，事先无法知道 Bi 数的大小，此时先假设集总参数 法条件成立，待求出 h 或

9、 d 之后，进行校核。三. 一维非稳态导热分析解1前提：一维、无内热源、常物性，Bi或有限大。2非稳态导热的正规状况阶段：当Fo0.2以后，非稳态导热进 入正规状况阶段。此时从数学上表现为解的无穷级数只需取第一 项，从物理上表现为初始条件影响消失，只剩下边界条件和几何因 素的影响。本章难点：1. 对傅立叶数Fo和毕渥数Bi物理含义的理解。2. 集总参数法和一维非稳态导热问题分析解的定量计算。思考题：1两个侧面积和厚度都相同的大平板，也一样，但导温系数a 不同。如将它们置于同一炉膛中加热，哪一个先达到炉膛温度？2. 两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度20C,分别用铜和 钢制成，平板两侧表面

10、温度突然上升到60C，试计算使两板中心温 度均上升到56C时,两板所需时间比。已知a铜=103, a钢 =12.9(10-6m2/s)。3. 某同学拟用集总参数法求解一维长圆柱的非稳态导热问题， 他算出了 F。和Bi数，结果发现Bi不满足集总参数法的条件，于是 他改用 Fo 和 Bi 数查海斯勒图，你认为他的结果对吗，为什么？4. 在教材图 3-6 中，当越小时，越小，此时其他参数不变时越 小。即表明越小，平板中心温度越接近流体温度。这说明越小时物 体被加热反而温升越快，与事实不符，请指出上述分析错误在什么 地方。5用热电偶测量气罐中气体的温度，热电偶初始温度20C，与 气体表面h=10w/m

11、2.k，热电偶近似为球形，直径0.2mm。试计算插 入10s后，热电偶的过余温度为初始过余温度的百分之几要使温度 计过余温度不大于初始过余温度的 1%，至少需要多长时间已知热电 偶焊锡丝的=67w/m.k,p=7310kg/m3, c=228J/kg.k。第四章对流换热5-1 对流换热概说5-2 对流换热的数学描写5-3 对流换热边界层微分方程组5-4 相似理论基础5-5 管内受迫流动5-6 横向外掠圆管的对流换热5-7 自然对流换热及实验关联式要求；通过本章的学习，读者应从定性上熟练掌握对流换热的 机理及其影响因素，边界层概念及其应用，以及在相似理论指导下 的实验研究方法，进一步提出针对具体

12、换热过程的强化传热措施。 本章主要从定量上计算无相变流体的对流换热，读者应能正确选择 实验关联式计算几种典型的无相变换热（管槽内强制对流，外掠平 板、单管及管束强制对流，大空间自然对流）的表面传热系数及换 热量。本章重点：一. 对流换热及其影响因素 对流换热是流体掠过与之有温差的壁面时发生的热量传递。导 热和对流同时起作用。表面传热系数h是过程量。研究对流换热的目的从定性上讲是揭示对流换热机理并针对具 体问题提出强化换热措施，从定量上讲是能计算不同形式的.对流换 热问题的 h 及 Q。对流换热的影响因素总的来说包括流体的流动起因、流动状 态、换热面几何因素、相变及流体热物性等。亦说明h是一复杂

13、的 过程量，Newton冷却公式仅仅是其定义式。二. 牛顿冷却公式三. 分析法求解对流换热问题的实质 分析法求解对流换热问题的关键是获得正确的流体内温度分布，然后利用式5-3求出h，进而得到平均表面传热系数。四. 边界层概念及其应用速度和温度边界层的特点及二者的区别。温度边界层内流体温 度变化剧烈，是对流换热的主要热阻所在。数量级对比是推导边界层微分方程组常用的方法。基于：五. 相似原理对流换热的主要研究方法是在相似理论指导下的实验方法。学 习相似理论，应充分理解并掌握三个要点：如何安排实验（应测的 量）；实验数据和整理方法；所得实验关联式推广应用的条件。准则数一般表现为相同量纲物理量或物理量

14、组合的比值，在具 体问题中表示的并不是其比值的真正大小，而是该比值的变化趋 势。传热与流动中常见的准则数Re、Pr、Nu、Gr、Bi、Fo,其定义和物理意义是应该熟练掌握的。六. 无相变对流换热的定量计算注意：判断问题的性质选择正确的实验关联式三大特征量的选取：、牛顿冷却公式对不同的换热，温差和换热面积有区别实际问题中常常需要使用迭代方法求解，计算结束时应校核前提条件是否满足。（或则，需先假定流态，最后再校核）对流换热常常与辐射换热同时起作用，尤其在有气体参与的场 合。本章难点：对流换热机理和过程的理解相似原理和相似准则数意义的理解定量计算思考题；1.管内强制对流换热，为何采用短管或弯管可以强化流体换 热？/w2.其它条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷比，哪个 的 h 大，为什么？3. 在地球表面某实验室内设计的自然对流换热实验，到太空中 是否仍有效为什么4由式中没有出现流速，h与流体速度场无关，这样说对吗？5. 般情况下粘度大的流体其Pr也大。由可知，Pr越大，Nu 也越大，从而h也越大，即粘度大的流体其h也越高，这与经验结 论相悖，为什么？