傳熱學(xué)復(fù)習(xí)提綱

1、第一章 緒論12 / 12熱量傳遞過(guò)程由導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射3三種根本方式組成。一 導(dǎo) 熱導(dǎo)熱又稱熱傳導(dǎo)，是指溫度不同的物體各局部無(wú)相對(duì)位移或不同溫度的各局部直接緊密接觸時(shí)，依靠物質(zhì)內(nèi)局部子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行熱量傳遞的現(xiàn)象。1、 傅里葉公式 W導(dǎo)熱系數(shù)，。物理意義：?jiǎn)挝缓穸鹊奈矬w具有單位溫度差時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)其單位面積上的導(dǎo)熱量。2、熱流密度 W/m2二 熱對(duì)流熱對(duì)流，依靠流體的運(yùn)動(dòng)，把熱量從一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。1、 對(duì)流換熱對(duì)流換熱：流體與溫度不同的固體壁面接觸時(shí)所發(fā)生的傳熱過(guò)程。 區(qū)別熱對(duì)流是傳熱基本方式之一，而對(duì)流換熱不是。 對(duì)流換熱是導(dǎo)熱和熱對(duì)流2種基本方式的綜合

2、作用。對(duì)流換熱必然具有流體與固體壁面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 2、 牛頓冷卻公式h對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2·)。物理意義：流體與壁面的溫差為1時(shí)，單位時(shí)間通過(guò)單位面積傳遞的熱量。三 熱輻射物體外表通過(guò)電磁波或光子來(lái)傳遞熱量的過(guò)程。1、 特點(diǎn)輻射能可以通過(guò)真空自由地傳播而無(wú)需任何中間介質(zhì)。一切物體只要具有溫度高于0K就能持續(xù)地發(fā)射和吸收輻射能。不僅具有能量傳遞，還有能量的轉(zhuǎn)換：熱能電磁波熱能。2、 輻射換熱：依靠輻射進(jìn)行的熱量傳遞過(guò)程。3、 輻射力物體外表每單位面積在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外輻射的全部能量。 (W/m2)Cb輻射系數(shù)，Cb=5.67W/(m2·K4)。4、 輻射量計(jì)算四 傳熱過(guò)程

3、1、 總阻2、 總熱流密度 第二章 導(dǎo)熱問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述一 根本概念及傅里葉定律1、 根本概念等溫面：由溫度場(chǎng)中同一瞬間溫度相同點(diǎn)所組成的面。等溫線：等溫面上的線，一般指等溫面與某一平面的交線。熱流線：處處與等溫面線垂直的線。2、 傅里葉定律試驗(yàn)定律3、 各向熱流密度二 導(dǎo)熱系數(shù)1、 定義式2、 實(shí)現(xiàn)機(jī)理氣體：依靠分子熱運(yùn)動(dòng)和相互碰撞來(lái)傳遞熱量。非導(dǎo)電固體：通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)來(lái)傳遞熱量。液體：依靠不規(guī)那么的彈性振動(dòng)傳遞熱量。3、 比擬同種物質(zhì)：不同物質(zhì)：4、 溫度線性函數(shù)三 導(dǎo)熱微分方程及定解條件1、 導(dǎo)熱微分方程拉普拉算子。熱擴(kuò)散率，。分子代表導(dǎo)熱能力，分母代表容熱能力。表征物體被加熱或冷卻時(shí)

4、，物體內(nèi)部溫度趨向均勻一致的能力。2、 定解條件1) 時(shí)間條件2) 邊界條件第一類邊界條件：邊界上任何時(shí)刻的溫度分布，即第二類邊界條件：邊界上任何時(shí)刻的熱流密度或溫度變化，即第三類邊界條件：任何時(shí)刻的邊界與周圍流體間的外表傳熱系數(shù)h及周圍流體溫度tf。第三章 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱一 通過(guò)平壁的導(dǎo)熱1、 第一類邊界條件1) 單層平壁定2) 多層平壁穩(wěn)態(tài)時(shí)，通過(guò)各層的q相等2、 第三類邊界條件1) 單層平壁定2) 多層平壁二 通過(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱1、 第一類邊界條件1) 單層筒壁2) 多層筒壁2、 第三類邊界條件1) 單層筒壁2) 多層筒壁三 通過(guò)肋壁的導(dǎo)熱1、 概念過(guò)于溫度：某點(diǎn)溫度與某一定值溫度基準(zhǔn)溫度之差。

5、2、 肋片效率計(jì)算第四章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱一 根本概念1、變化過(guò)程特點(diǎn)1) 溫度分布隨時(shí)間變化2) 熱流方向上熱流處處不等2、畢渥數(shù)1)2)3)二 無(wú)限大平壁的瞬態(tài)導(dǎo)熱傅里葉準(zhǔn)那么三 半無(wú)限大物體的瞬態(tài)導(dǎo)熱1、 概念半無(wú)限大物體：幾何上是指只有一個(gè)邊界面，從x=0的界面向x正方向及其他2個(gè)坐標(biāo)y，z方向無(wú)限延伸的物體。嚴(yán)格意義上的半無(wú)限大物體是不存在的，然而，工程上有些物體的導(dǎo)熱現(xiàn)象可以看成半無(wú)限大物體，比方地面的受熱或暴冷向地下的傳遞過(guò)程。2、 滲透厚度四 集總參數(shù)法Bi<0.11、 微分方程2、五 周期性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1、 概念工程上把室外空氣與太陽(yáng)輻射兩者對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用，用一個(gè)假想的溫

6、度te來(lái)衡量，這個(gè)te稱為室外綜合溫度。最大值出現(xiàn)時(shí)間逐層推移現(xiàn)象稱為時(shí)間的延遲。當(dāng)深度足夠大時(shí)，溫度波動(dòng)振幅就衰減到可以忽略不計(jì)的程度。這種深度下的地溫就可以認(rèn)為終年不變，稱為等溫層。2、 衰減度3、 延遲時(shí)間第五章 導(dǎo)熱問(wèn)題數(shù)值解法1、 有限差分法 原理：用有限個(gè)離散點(diǎn)節(jié)點(diǎn)上物理量的集合代替在時(shí)間、空間上連續(xù)的物理量場(chǎng)，按物理屬性建立各節(jié)點(diǎn)的代數(shù)方程并求解，來(lái)獲得離散點(diǎn)上被求物理量的集合。2、 內(nèi)部節(jié)點(diǎn)離散方程3、 邊界節(jié)點(diǎn)離散方程第六章 對(duì)流換熱的根本方程一 對(duì)流換熱概述1、 對(duì)流換熱和熱對(duì)流的區(qū)別熱對(duì)流是傳熱基本方式之一，而對(duì)流換熱不是。 對(duì)流換熱是導(dǎo)熱和熱對(duì)流2種基本方式的綜合作用。

7、對(duì)流換熱必然具有流體與固體壁面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 2、 影響對(duì)流換熱的主要因素1) 流態(tài)分為層流和湍流。Re越大，渦旋擾動(dòng)越強(qiáng)烈，h就越大2) 流動(dòng)起因受迫對(duì)流換熱：流體的運(yùn)動(dòng)是由水泵、風(fēng)機(jī)、水壓頭的作用所引起，那么產(chǎn)生的熱量傳遞過(guò)程。自然對(duì)流換熱：流體的運(yùn)動(dòng)是由流體內(nèi)部的溫差產(chǎn)生的密度差所引起的，那么產(chǎn)生的熱量傳遞過(guò)程。3) 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)大，流體與固體壁面間的導(dǎo)熱熱阻就小，其以導(dǎo)熱方式傳遞熱量的能力就強(qiáng)，因此對(duì)流換熱強(qiáng)。4) 比熱容量cP表示單位體積的流體容納熱量的能力。cP大的流體，單位體積內(nèi)能夠容納更多的熱量，從而以熱對(duì)流的方式轉(zhuǎn)移熱量的能力就更大。5) 動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度粘度大的物體，

8、容易在壁面上形成更厚的流動(dòng)邊界層，阻礙了流體的流動(dòng)，且形成了一層熱阻，從而減小了傳熱，因此越大，h越小。 6) 幾何因素幾何因素涉及壁面尺寸、粗糙度、形狀及與流體的相對(duì)位置，它影響流體在壁面上的流態(tài)、速度分布和溫度分布，從而對(duì)換熱產(chǎn)生影響。7) h是綜合因素影響的結(jié)果，它的大小反映了對(duì)流換熱的強(qiáng)弱。8) 定性溫度 用以確定參數(shù)的這一特征性溫度。9) 定型尺寸對(duì)流動(dòng)和換熱有決定性影響的特征尺寸。管內(nèi)流動(dòng)內(nèi)徑外掠平板板長(zhǎng)外掠單圓管外徑外掠管束間距第七章 對(duì)流換熱的求解方法一 邊界層分析1、 流動(dòng)邊界層1) 成因當(dāng)速度為的粘性流體掠過(guò)壁面時(shí)，會(huì)在壁面上產(chǎn)生摩擦，從而制動(dòng)了流體的運(yùn)動(dòng)，使靠近壁面的流體

9、速度降低，而直接貼附于壁面的流體實(shí)際上將停滯不動(dòng)。2) 主要特征流場(chǎng)可劃分為邊界層區(qū)和主流區(qū)。只有在邊界層內(nèi)，流體的粘性才起作用；在主流區(qū)可以認(rèn)為流體是無(wú)粘性的理想流體。邊界層極薄，其厚度與流動(dòng)方向的平壁尺寸l相比是極小的。根據(jù)邊界層內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，邊界層可分為層流邊界層和湍流邊界層，而湍流邊界層貼壁處仍存在一層極薄的層流底層。2、 熱邊界層1) 定義以為外緣線，該外緣線到壁面間的流體薄層。2) 換熱過(guò)程分析熱邊界層內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)對(duì)于對(duì)流換熱起著決定性的影響。在層流流動(dòng)的熱邊界層中，壁面法線方向上的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱；在湍流流動(dòng)的熱邊界層中，層流底層的熱量傳遞依靠導(dǎo)熱，而湍流核心層，速度脈

10、動(dòng)引起的對(duì)流混合是主要的熱量傳遞方式。二 類比類比：比擬兩個(gè)或兩類不同的物理現(xiàn)象之間在某些方向的相似性，找出相似或相同點(diǎn)，然后以此為根據(jù)，把其中某一現(xiàn)象的有關(guān)知識(shí)或結(jié)論推移到另一對(duì)象。1、 普朗特?cái)?shù)對(duì)層流：對(duì)湍流：2、 外掠平壁湍流換熱1) 當(dāng)和時(shí)，層流和湍流服從同一類比方程。雷諾類比方程 簡(jiǎn)單雷諾類比率 2) 當(dāng)時(shí)，柯?tīng)柵箢惐嚷?臨界距離 雷諾數(shù) 平均換熱準(zhǔn)那么關(guān)聯(lián)式 3、 管內(nèi)湍流受迫流動(dòng)換熱管內(nèi)壓力降 1) 當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，2) 雷諾數(shù)管內(nèi)流動(dòng)：管流臨界雷諾數(shù)：4、 相似性質(zhì)1) 彼此相似的現(xiàn)象，它們的同名相似準(zhǔn)那么必定相等。2) 彼此相似的現(xiàn)象，它們的各物理量場(chǎng)分別相似。3) 彼此相似的現(xiàn)

11、象，必然數(shù)群保持相等。5、 相似準(zhǔn)那么1) 雷諾準(zhǔn)那么：其大小反映了流體的流態(tài)。2) 格拉曉夫準(zhǔn)那么：表示自然對(duì)流對(duì)換熱的影響。膨脹系數(shù)；t流體與壁面溫差；運(yùn)動(dòng)粘度。3) 普朗特準(zhǔn)那么：其大小反映了流體的動(dòng)量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對(duì)大小。4) 怒謝爾特準(zhǔn)那么：其大小反映對(duì)流換熱的強(qiáng)弱。表征壁面法向無(wú)量綱過(guò)于溫度梯度的大小第八章 單相流體對(duì)流換熱一 管內(nèi)受迫換熱第九章 凝結(jié)與沸騰一 凝結(jié)1、 膜狀凝結(jié)如果凝結(jié)液能很好地潤(rùn)濕壁面，氣、液分界面對(duì)壁面形成的邊角小，那么液體潤(rùn)濕能力強(qiáng)，它就在壁面形成一層完整的壁膜，液膜在重力作用下沿壁面向下流動(dòng)。機(jī)理：膜狀凝結(jié)時(shí)，蒸汽與壁面間隔著一層液膜，凝結(jié)只能

12、在膜的外表進(jìn)行，汽化潛熱那么以導(dǎo)熱和對(duì)流方式通過(guò)液膜傳遞到壁面，處于層流流動(dòng)的液膜，流動(dòng)非常緩慢，因此傳熱方式主要依靠導(dǎo)熱。2、 珠狀凝結(jié)如果凝結(jié)液不能很好地潤(rùn)濕壁面，氣、液分界面對(duì)壁面形成的邊角較大，那么液體潤(rùn)濕能力弱，它就在壁面形成一顆顆的小液珠。機(jī)理：珠狀凝結(jié)時(shí)，壁面上除液珠覆蓋的局部以外，其余壁面都裸露于蒸汽中。因此，凝結(jié)過(guò)程是在蒸汽與液珠外表及蒸汽和裸露的壁面間進(jìn)行的。由于液珠的外表積比其所占得壁面積大很多，而且裸露的壁面上無(wú)液膜熱阻，故珠狀凝結(jié)具有很高的外表傳熱系數(shù)。二 沸騰1、 定義 當(dāng)壁溫高于液體的飽和溫度時(shí)，在液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。2、 分類1) 固體外表沸騰：氣相在固體外

13、表上的個(gè)別地方形成。2) 容積沸騰：氣相直接在液體容積中產(chǎn)生。3、 固體外表沸騰1) 過(guò)冷沸騰：加熱面上產(chǎn)生的氣泡脫離壁面后在液體主流中會(huì)被重新凝結(jié)成為液體。2) 飽和沸騰：由于液體具有一定的過(guò)熱度，加熱面上產(chǎn)生的氣泡脫離壁面后又不斷地收到液體的加熱，可自由地穿過(guò)液體到達(dá)液面，最后逸入氣體空間，中途不會(huì)在液體中重新凝結(jié)。4、 脫離直徑 當(dāng)氣泡長(zhǎng)大到某一直徑時(shí)，作用在氣泡上的浮升力超過(guò)壁面對(duì)它的附著力，氣泡便脫離壁面向上浮升。第十章 熱輻射根本定律一 根本概念1、 本質(zhì)由于自身溫度或熱運(yùn)動(dòng)的原因，物體內(nèi)部電子受到激發(fā)，產(chǎn)生交替變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，發(fā)出電磁波像空間傳播，那么稱為熱輻射。2、 特點(diǎn)二

14、根本定律1、 黑體黑體是一個(gè)理想的吸收體，它能吸收來(lái)自空間各個(gè)方向、各種波長(zhǎng)的全部輻射能量。2、 普朗克定律3、 斯蒂芬波爾茲曼定律4、 蘭貝特余弦定律黑體外表具有漫輻射的特性，且在半球空間各個(gè)方向上的輻射強(qiáng)度相等，即黑體定向輻射力對(duì)漫輻射外表，輻射力是任意方向輻射強(qiáng)度的倍。三 實(shí)際物體的熱輻射特性1、 發(fā)射率物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比。輻射力 2、 吸收率物體對(duì)投射輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)。3、 反射率投射輻射總能量中被反射的能量所占的份額。4、 透射率投射總能量中被投射的能量所占的份額。5、 灰體：?jiǎn)紊章逝c波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體，或者說(shuō)單色發(fā)射率也不隨波長(zhǎng)而改變。白體：物體能全部反射外來(lái)

15、射線，不管是鏡面反射或漫反射。透明體：物體能被外來(lái)射線全部投射。第十一章 輻射換熱計(jì)算一 黑外表間的輻射換熱1、 角系數(shù)的定義表示外表發(fā)射出的輻射能中直接落到另一外表上的百分?jǐn)?shù)。2、 角系數(shù)的性質(zhì)1) 互換性2) 完整性3) 分解性3、 輻射空間熱阻4、 封閉空間諸黑外表間的輻射換熱二 灰外表間的輻射換熱1、 有效輻射2、 輻射外表熱阻3、 組成空腔的兩灰外表間的輻射換熱1) 無(wú)限大平行灰平壁發(fā)射率2) 空腔與內(nèi)包壁面之間的輻射換熱4、 封閉空腔見(jiàn)書(shū)P244-P2505、 遮熱板(原理：增加熱阻，減小輻射溫差。)三 角系數(shù)確實(shí)定1、 代數(shù)法四 氣體輻射1、 輻射特點(diǎn)a) 多原子氣體或極性雙原子氣體具有較強(qiáng)的吸收和發(fā)射輻射能力，會(huì)對(duì)固體外表的輻射換熱產(chǎn)生較大影響。b) 氣體的