傳熱學復習提綱(共12頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第一章 緒論專心-專注-專業(yè)熱量傳遞過程由導熱、對流、輻射3三種基本方式組成。一 導 熱導熱又稱熱傳導，是指溫度不同的物體各部分無相對位移或不同溫度的各部分直接緊密接觸時，依靠物質內部分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而進行熱量傳遞的現象。1、 傅里葉公式 （W）導熱系數，。（物理意義：單位厚度的物體具有單位溫度差時，在單位時間內其單位面積上的導熱量。）2、熱流密度 （W/m2）二 熱對流熱對流，依靠流體的運動，把熱量從一處傳遞到另一處的現象。1、 對流換熱對流換熱：流體與溫度不同的固體壁面接觸時所發(fā)生的傳熱過程。 區(qū)別熱對流是傳熱基本方式之一，而對流換熱不是。

2、對流換熱是導熱和熱對流2種基本方式的綜合作用。對流換熱必然具有流體與固體壁面間的相對運動。 2、 牛頓冷卻公式h對流換熱系數，W/(m2·)。（物理意義：流體與壁面的溫差為1時，單位時間通過單位面積傳遞的熱量。）三 熱輻射物體表面通過電磁波（或光子）來傳遞熱量的過程。1、 特點輻射能可以通過真空自由地傳播而無需任何中間介質。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，還有能量的轉換：熱能電磁波熱能。2、 輻射換熱：依靠輻射進行的熱量傳遞過程。3、 輻射力物體表面每單位面積在單位時間內對外輻射的全部能量。 (W/m2)Cb輻射系數，Cb=5.67W/(

3、m2·K4)。4、 輻射量計算四 傳熱過程1、 總阻2、 總熱流密度 第二章 導熱問題的數學描述一 基本概念及傅里葉定律1、 基本概念等溫面：由溫度場中同一瞬間溫度相同點所組成的面。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（試驗定律）3、 各向熱流密度二 導熱系數1、 定義式2、 實現機理氣體：依靠分子熱運動和相互碰撞來傳遞熱量。非導電固體：通過晶體結構的振動來傳遞熱量。液體：依靠不規(guī)則的彈性振動傳遞熱量。3、 比較同種物質：不同物質：4、 溫度線性函數三 導熱微分方程及定解條件1、 導熱微分方程拉普拉算子。熱擴散率，。

4、分子代表導熱能力，分母代表容熱能力。（表征物體被加熱或冷卻時，物體內部溫度趨向均勻一致的能力。）2、 定解條件1) 時間條件2) 邊界條件第一類邊界條件：已知邊界上任何時刻的溫度分布，即第二類邊界條件：已知邊界上任何時刻的熱流密度或溫度變化，即第三類邊界條件：已知任何時刻的邊界與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂礹及周圍流體溫度tf。第三章 穩(wěn)態(tài)導熱一 通過平壁的導熱1、 第一類邊界條件1) 單層平壁（定）2) 多層平壁（穩(wěn)態(tài)時，通過各層的q相等）2、 第三類邊界條件1) 單層平壁（定）2) 多層平壁二 通過圓筒壁的導熱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

5、) 多層筒壁三 通過肋壁的導熱1、 概念過于溫度：某點溫度與某一定值溫度（基準溫度）之差。2、 肋片效率計算第四章 非穩(wěn)態(tài)導熱一 基本概念1、變化過程特點1) 溫度分布隨時間變化2) 熱流方向上熱流處處不等2、畢渥數1)2)3)二 無限大平壁的瞬態(tài)導熱傅里葉準則三 半無限大物體的瞬態(tài)導熱1、 概念半無限大物體：幾何上是指只有一個邊界面，從x=0的界面向x正方向及其他2個坐標（y，z）方向無限延伸的物體。嚴格意義上的半無限大物體是不存在的，然而，工程上有些物體的導熱現象可以看成半無限大物體，比如地面的受熱或暴冷向地下的傳遞過程。2、 滲透厚度四 集總參數法（Bi<0.1）1、 微分方程2、

6、五 周期性非穩(wěn)態(tài)導熱1、 概念工程上把室外空氣與太陽輻射兩者對圍護結構的共同作用，用一個假想的溫度te來衡量，這個te稱為室外綜合溫度。最大值出現時間逐層推移現象稱為時間的延遲。當深度足夠大時，溫度波動振幅就衰減到可以忽略不計的程度。這種深度下的地溫就可以認為終年不變，稱為等溫層。2、 衰減度3、 延遲時間第五章 導熱問題數值解法1、 有限差分法 原理：用有限個離散點（節(jié)點）上物理量的集合代替在時間、空間上連續(xù)的物理量場，按物理屬性建立各節(jié)點的代數方程并求解，來獲得離散點上被求物理量的集合。2、 內部節(jié)點離散方程3、 邊界節(jié)點離散方程第六章 對流換熱的基本方程一 對流換熱概述1、 對流換熱和熱

7、對流的區(qū)別熱對流是傳熱基本方式之一，而對流換熱不是。 對流換熱是導熱和熱對流2種基本方式的綜合作用。對流換熱必然具有流體與固體壁面間的相對運動。 2、 影響對流換熱的主要因素1) 流態(tài)分為層流和湍流。Re越大，渦旋擾動越強烈，h就越大2) 流動起因受迫對流換熱：流體的運動是由水泵、風機、水壓頭的作用所引起，則產生的熱量傳遞過程。自然對流換熱：流體的運動是由流體內部的溫差產生的密度差所引起的，則產生的熱量傳遞過程。3) 導熱系數導熱系數大，流體與固體壁面間的導熱熱阻就小，其以導熱方式傳遞熱量的能力就強，因此對流換熱強。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，單位體積內能

8、夠容納更多的熱量，從而以熱對流的方式轉移熱量的能力就更大。5) 動力粘度和運動粘度粘度大的物體，容易在壁面上形成更厚的流動邊界層，阻礙了流體的流動，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，從而對換熱產生影響。7) h是綜合因素影響的結果，它的大小反映了對流換熱的強弱。8) 定性溫度 用以確定參數的這一特征性溫度（）。9) 定型尺寸對流動和換熱有決定性影響的特征尺寸。管內流動內徑外掠平板板長外掠單圓管外徑外掠管束間距第七章 對流換熱的求解方法一 邊界層分析1

9、、 流動邊界層1) 成因當速度為的粘性流體掠過壁面時，會在壁面上產生摩擦，從而制動了流體的運動，使靠近壁面的流體速度降低，而直接貼附于壁面的流體實際上將停滯不動。2) 主要特征流場可劃分為邊界層區(qū)和主流區(qū)。只有在邊界層內，流體的粘性才起作用；在主流區(qū)可以認為流體是無粘性的理想流體。邊界層極薄，其厚度與流動方向的平壁尺寸l相比是極小的。根據邊界層內的流動狀態(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) 換熱過程分析熱邊界層內流體運動的狀態(tài)對于對流換熱起著決定性的影響。在層流流動的熱邊界層中，

10、壁面法線方向上的熱量傳遞方式主要是導熱；在湍流流動的熱邊界層中，層流底層的熱量傳遞依靠導熱，而湍流核心層，速度脈動引起的對流混合是主要的熱量傳遞方式。二 類比類比：比較兩個或兩類不同的物理現象之間在某些方向的相似性，找出相似或相同點，然后以此為根據，把其中某一現象的有關知識或結論推移到另一對象。1、 普朗特數對層流：對湍流：2、 外掠平壁湍流換熱1) 當和時，層流和湍流服從同一類比方程。雷諾類比方程 簡單雷諾類比率 2) 當時，柯爾朋類比率 臨界距離 （）雷諾數 平均換熱準則關聯式 3、 管內湍流受迫流動換熱管內壓力降 1) 當時，當時，2) 雷諾數管內流動：管流臨界雷諾數：4、 相似性質1)

11、 彼此相似的現象，它們的同名相似準則必定相等。2) 彼此相似的現象，它們的各物理量場分別相似。3) 彼此相似的現象，必然數群保持相等。5、 相似準則1) 雷諾準則：其大小反映了流體的流態(tài)。2) 格拉曉夫準則：表示自然對流對換熱的影響。膨脹系數；t流體與壁面溫差；運動粘度。3) 普朗特準則：其大小反映了流體的動量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對大小。4) 怒謝爾特準則：其大小反映對流換熱的強弱。（表征壁面法向無量綱過于溫度梯度的大小）第八章 單相流體對流換熱一 管內受迫換熱第九章 凝結與沸騰一 凝結1、 膜狀凝結如果凝結液能很好地潤濕壁面，氣、液分界面對壁面形成的邊角小，則液體潤濕能力強，它就在壁面

12、形成一層完整的壁膜，液膜在重力作用下沿壁面向下流動。機理：膜狀凝結時，蒸汽與壁面間隔著一層液膜，凝結只能在膜的表面進行，汽化潛熱則以導熱和對流方式通過液膜傳遞到壁面，處于層流流動的液膜，流動非常緩慢，因此傳熱方式主要依靠導熱。2、 珠狀凝結如果凝結液不能很好地潤濕壁面，氣、液分界面對壁面形成的邊角較大，則液體潤濕能力弱，它就在壁面形成一顆顆的小液珠。機理：珠狀凝結時，壁面上除液珠覆蓋的部分以外，其余壁面都裸露于蒸汽中。因此，凝結過程是在蒸汽與液珠表面及蒸汽和裸露的壁面間進行的。由于液珠的表面積比其所占得壁面積大很多，而且裸露的壁面上無液膜熱阻，故珠狀凝結具有很高的表面?zhèn)鳠嵯禂怠６?沸騰1、 定

13、義 當壁溫高于液體的飽和溫度時，在液體內部產生氣泡的現象。2、 分類1) 固體表面沸騰：氣相在固體表面上的個別地方形成。2) 容積沸騰：氣相直接在液體容積中產生。3、 固體表面沸騰1) 過冷沸騰：加熱面上產生的氣泡脫離壁面后在液體主流中會被重新凝結成為液體。2) 飽和沸騰：由于液體具有一定的過熱度，加熱面上產生的氣泡脫離壁面后又不斷地收到液體的加熱，可自由地穿過液體到達液面，最后逸入氣體空間，中途不會在液體中重新凝結。4、 脫離直徑 當氣泡長大到某一直徑時，作用在氣泡上的浮升力超過壁面對它的附著力，氣泡便脫離壁面向上浮升。第十章 熱輻射基本定律一 基本概念1、 本質由于自身溫度或熱運動的原因，

14、物體內部電子受到激發(fā)，產生交替變化的電場和磁場，發(fā)出電磁波像空間傳播，則稱為熱輻射。2、 特點二 基本定律1、 黑體黑體是一個理想的吸收體，它能吸收來自空間各個方向、各種波長的全部輻射能量。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表面具有漫輻射的特性，且在半球空間各個方向上的輻射強度相等，即黑體定向輻射力對漫輻射表面，輻射力是任意方向輻射強度的倍。三 實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、 吸收率物體對投射輻射所吸收的百分數。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。

15、5、 灰體：單色吸收率與波長無關的物體，或者說單色發(fā)射率也不隨波長而改變。白體：物體能全部反射外來射線，不論是鏡面反射或漫反射。透明體：物體能被外來射線全部投射。第十一章 輻射換熱計算一 黑表面間的輻射換熱1、 角系數的定義表示表面發(fā)射出的輻射能中直接落到另一表面上的百分數。2、 角系數的性質1) 互換性2) 完整性3) 分解性3、 輻射空間熱阻4、 封閉空間諸黑表面間的輻射換熱二 灰表面間的輻射換熱1、 有效輻射2、 輻射表面熱阻3、 組成空腔的兩灰表面間的輻射換熱1) 無限大平行灰平壁發(fā)射率2) 空腔與內包壁面之間的輻射換熱4、 封閉空腔（見書P244-P250）5、 遮熱板(原理：增加熱阻，減小輻射溫差。)三 角系數的確定1、 代數法四 氣體輻射1、 輻射特點a) 多原子氣體或極性雙原子氣體具有較強的吸收和發(fā)射輻射能力，會對固體表面的輻射換熱產生較大影響。b) 氣體的輻