傳熱學(xué)基本知識

1、掌握導(dǎo)熱、熱對流、對流放熱、熱輻射、輻射換熱、掌握導(dǎo)熱、熱對流、對流放熱、熱輻射、輻射換熱、傳熱、熱阻等的基本概念；掌握傳熱過程的特點及過傳熱、熱阻等的基本概念；掌握傳熱過程的特點及過程；了解穩(wěn)定傳熱和不穩(wěn)定傳熱的概念；理解傳熱的程；了解穩(wěn)定傳熱和不穩(wěn)定傳熱的概念；理解傳熱的強化與削弱的基本途徑。強化與削弱的基本途徑。傳熱學(xué)是研究熱量傳遞過程規(guī)律的一門科學(xué)。我們在設(shè)備工程中所涉及的傳熱學(xué)的知識，主要是為了學(xué)習(xí)供暖工程打基礎(chǔ)。在供暖工程中，供暖熱負(fù)荷的確定需要計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量，建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱主要是通過外墻、外窗、外門、頂棚和地面。 在日常生活和生產(chǎn)實踐中，會遇到大量傳熱的現(xiàn)象。傳熱學(xué)在

2、日常生活和生產(chǎn)實踐中，會遇到大量傳熱的現(xiàn)象。傳熱學(xué)是研究熱量傳遞規(guī)律的一門技術(shù)學(xué)科，通過分析傳熱現(xiàn)象，解是研究熱量傳遞規(guī)律的一門技術(shù)學(xué)科，通過分析傳熱現(xiàn)象，解決工程中的增強和削弱傳熱問題，以實現(xiàn)能源的合理使用。決工程中的增強和削弱傳熱問題，以實現(xiàn)能源的合理使用。凡凡是有溫度差別的地方就一定有熱量的傳遞，熱量總是自動地由是有溫度差別的地方就一定有熱量的傳遞，熱量總是自動地由高溫物體傳向低溫物體。高溫物體傳向低溫物體。熱傳遞有三種基本方式：即導(dǎo)熱，對熱傳遞有三種基本方式：即導(dǎo)熱，對流換熱和熱輻射。流換熱和熱輻射。2.1 穩(wěn)定傳熱的基本概念穩(wěn)定傳熱的基本概念2.1.1溫度與熱量溫度與熱量1.溫度：表

3、示物體冷熱程度的物理量溫度：表示物體冷熱程度的物理量絕對溫標(biāo)：絕對溫標(biāo)：T攝氏溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)：t T=t+2732.熱量：物體吸收或放出熱能的多少熱量：物體吸收或放出熱能的多少單位：焦耳單位：焦耳2.1.2傳熱的基本方式傳熱的基本方式導(dǎo)熱導(dǎo)熱導(dǎo)熱是指物體各部分無相對位移或不同物體直接接觸時依靠物導(dǎo)熱是指物體各部分無相對位移或不同物體直接接觸時依靠物質(zhì)分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而進(jìn)行的熱量傳質(zhì)分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。在地球引力范圍內(nèi)，遞現(xiàn)象。在地球引力范圍內(nèi)，單純的導(dǎo)熱只能發(fā)生在密實的固單純的導(dǎo)熱只能發(fā)生在密實的固體中。體中。在導(dǎo)熱過程中，導(dǎo)熱的熱

4、流量與壁兩側(cè)的溫差成正比，在導(dǎo)熱過程中，導(dǎo)熱的熱流量與壁兩側(cè)的溫差成正比，與壁的厚度成反比，并與材料的導(dǎo)熱性能有關(guān)。與壁的厚度成反比，并與材料的導(dǎo)熱性能有關(guān)。 對流對流對流是依靠流體的運動，把熱量由一處傳遞到另一處。與導(dǎo)熱對流是依靠流體的運動，把熱量由一處傳遞到另一處。與導(dǎo)熱一樣，其也是傳熱的一種基本方式。但工程實際中所遇到的傳一樣，其也是傳熱的一種基本方式。但工程實際中所遇到的傳熱問題，例如在傳熱的三個階段中的第一個階段和第三個階段，熱問題，例如在傳熱的三個階段中的第一個階段和第三個階段，往往是流體與固體壁面接觸時的換熱，在這種情況下，換熱過往往是流體與固體壁面接觸時的換熱，在這種情況下，換

5、熱過程就不單有流體的對流作用，同時伴隨著導(dǎo)熱，我們把導(dǎo)熱和程就不單有流體的對流作用，同時伴隨著導(dǎo)熱，我們把導(dǎo)熱和對流共同存在的過程，稱為對流換熱過程。對流共同存在的過程，稱為對流換熱過程。熱輻射熱輻射通過以上對導(dǎo)熱和對流換熱過程的介紹，我們知道，無論導(dǎo)熱通過以上對導(dǎo)熱和對流換熱過程的介紹，我們知道，無論導(dǎo)熱和對流，都必須通過冷熱物體的直接接觸來傳遞熱量，但熱輻和對流，都必須通過冷熱物體的直接接觸來傳遞熱量，但熱輻射則不同。射則不同。熱輻射是依靠物體表面發(fā)射可見和不可見的射線來熱輻射是依靠物體表面發(fā)射可見和不可見的射線來傳遞熱量。傳遞熱量。物體表面每平方米每秒對外輻射的熱量稱為輻射力物體表面每平

6、方米每秒對外輻射的熱量稱為輻射力E，其大小與物體表面性質(zhì)和溫度有關(guān)。，其大小與物體表面性質(zhì)和溫度有關(guān)。2.2穩(wěn)定導(dǎo)熱穩(wěn)定導(dǎo)熱2.2.1單層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱單層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱熱阻：熱阻：R指熱流通過平壁時遇到的阻力指熱流通過平壁時遇到的阻力2.2.2多層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱多層平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱Q=()ieFdq=()ied()()q=()ieieieddR312123123()()qieiedddRRR材料名稱熱導(dǎo)率W/（m.K）材料名稱熱導(dǎo)率W/（m.K）銅鋁鋼不銹鋼木材紅磚383204約47290.120.230.58礦渣棉玻璃棉珠光砂碳酸鎂水空氣0.040.0460.0370.0350.0260.038約0

7、.580.023 常用材料的熱導(dǎo)率表常用材料的熱導(dǎo)率表2.3對流換熱對流換熱2.3.1特征特征自然對流自然對流受迫對流受迫對流2.3.2對流換熱的計算對流換熱的計算熱阻形式：熱阻形式：()ccqt ()()1/cccttqR2.4輻射換熱輻射換熱2.5穩(wěn)定傳熱過程及傳熱的增強與削弱穩(wěn)定傳熱過程及傳熱的增強與削弱2.5.1穩(wěn)定傳熱穩(wěn)定傳熱假設(shè)兩側(cè)的流體溫度為假設(shè)兩側(cè)的流體溫度為tf1、tf2，壁兩側(cè)的對流換熱系數(shù)分別，壁兩側(cè)的對流換熱系數(shù)分別為為1、2，壁兩側(cè)的溫度分別為，壁兩側(cè)的溫度分別為tw1、tw2，壁的導(dǎo)熱系數(shù)為，壁的導(dǎo)熱系數(shù)為，壁厚為壁厚為，壁面積為，壁面積為F，傳熱處于穩(wěn)定狀態(tài)，因為

8、壁的長度和，傳熱處于穩(wěn)定狀態(tài)，因為壁的長度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壁厚，可以認(rèn)為熱流方向和壁面垂直，則沿著寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壁厚，可以認(rèn)為熱流方向和壁面垂直，則沿著傳熱過程列出三個階段的熱流量的計算式為傳熱過程列出三個階段的熱流量的計算式為q1(tf1 tw1 )q/(tw1tw2)q2 (tw2tf2)K：傳熱系數(shù)：傳熱系數(shù)1212121()()1/1/ffffqttK tt 12111KRK混凝土板厚為100mm，導(dǎo)熱系數(shù)1.54W/(m)，兩側(cè)空 氣 溫 度 分 別 為 t1 5 和 t2 3 0 ， 換 熱 系 數(shù) 125W/(m2 )，28W/(m2)，求單位面積上傳熱過程的各項熱阻、傳熱熱阻、傳熱

9、系數(shù)及熱流通量?！窘狻繂挝幻娣e各項熱阻R1 0.04(m2/W)R2 0.065(m2/W)R3 0.125(m2/W)傳熱熱阻為R R1 R2 R3 0.040.0650.1250.23(m2/W)傳熱系數(shù)為K 4.35W/(m2)熱流通量為qKt4.35(305)109(W/m2)求房屋外墻的散熱量q以及它的內(nèi)外表溫度tw1和tw2。已知外墻厚度=360 ，室外溫度tf1=-10，室內(nèi)溫度tf2=18，墻的導(dǎo)熱系數(shù)=0.61W/m，內(nèi)表面換熱系數(shù)1=8.7W/ ，外表面換熱系數(shù)2=24.5 W/ 夏季在維持夏季在維持20 20 的室內(nèi)，穿單衣感到舒適，而冬季在的室內(nèi)，穿單衣感到舒適，而冬季在保持同樣溫度的室內(nèi)卻必須穿毛衣，試從傳熱的觀點保持同樣溫度的室內(nèi)卻必須穿毛衣，試從傳熱的觀點分析其原因。冬季掛上窗簾布后覺得很暖和，原因何分析其原