傳熱學第1章32學時課件

傳熱學

HeatTransfer第一章緒論傳熱學研究的對象(Object)？為什么要學習傳熱學(Why)？如何學好傳熱學(How)？傳熱學的研究方法(Researchmethods)？傳熱學的歷史、發(fā)展方向(HistoryandTrends)？本課程的要求(Requirements)？傳熱學傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)？1.1傳熱學研究的對象(Object)？傳熱學——研究由溫差引起熱量轉移規(guī)律的科學。自然界溫差無處不在、無處不有。1.1傳熱學研究的對象(Object)？傳熱學和熱力學的關系1、相同點熱量傳遞始終是從高溫物體向低溫物體傳遞；在熱量傳遞過程中若無能量形式的轉換，則熱量始終保持守恒。傳熱學以熱力學第一定律和第二定律為基礎。1.1傳熱學研究的對象(Object)？傳熱學和熱力學的關系2、不同點

熱力學：不考慮熱量傳遞過程的時間。

傳熱學：時間是重要參數(shù)。A）研究對象的不同熱力學：熱能的性質、熱能與機械能及其他形式能量之間相互轉換的規(guī)律。傳熱學：熱量傳遞過程的規(guī)律。b）時間C）熱力學：研究平衡態(tài)

傳熱學：研究過程和非平衡態(tài)傳熱學研究的對象(Object)？為什么要學習傳熱學(Why)？如何學好傳熱學(How)？傳熱學的研究方法(Researchmethods)？傳熱學的歷史、發(fā)展方向(HistoryandTrends)？本課程的要求(Requirements)？傳熱學傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)？1.2為什么要學習傳熱學(Why)？研究傳熱的應用食品造紙紡織空氣調節(jié)傳熱學(HeatTransfer)醫(yī)療航空航天建筑化工機械能源電子交通1.2為什么要學習傳熱學(Why)？研究傳熱的應用1.2為什么要學習傳熱學(Why)？工程傳熱問題可分為兩種類型b確定溫度場a計算傳熱量傳熱學研究的對象(Object)？為什么要學習傳熱學(Why)？如何學好傳熱學(How)？傳熱學的研究方法(Researchmethods)？傳熱學的歷史、發(fā)展方向(HistoryandTrends)？本課程的要求(Requirements)？傳熱學傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)？1.3如何學好傳熱學(How)？傳熱學課程的特點：理論嚴謹、工程性很強。專業(yè)基礎課。是聯(lián)系基礎課與專業(yè)課的紐帶。三大守恒定律是貫穿全書的主線。傳熱學研究的對象(Object)？為什么要學習傳熱學(Why)？如何學好傳熱學(How)？傳熱學的研究方法(Researchmethods)？傳熱學的歷史、發(fā)展方向(HistoryandTrends)？本課程的要求(Requirements)？傳熱學傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)？1.4本課程的要求(Requirements)？象計算機基礎、力學基礎、電工基礎等一樣，熱力學、傳熱學等熱工基礎是現(xiàn)代工程技術人才必備的基礎，是21世紀工科各類專業(yè)人才工程素質的重要組成部分。

傳熱學在人才培養(yǎng)中的地位與作用1.4本課程的要求(Requirements)？通過a對傳熱機理的學習b傳熱關系式的推導c傳熱速率的計算達到a掌握熱量傳遞規(guī)律的基本知識b具備分析工程傳熱問題的基本能力c掌握計算工程傳熱問題的基本方法要求1.4本課程的要求(Requirements)？參考書1、曹玉璋編，傳熱學，北京航空航天大學出版社。2、楊世銘、陶文銓編著，傳熱學，第三版，高等教育出版社。3、JohnH.LienhardIV/JohnH.LienhardV,

AHeatTransferTextbook,3rdEdition

1.4本課程的要求(Requirements)？網(wǎng)站:202.112.134.131.4本課程的要求(Requirements)？考核:

√平時15%,包括作業(yè)及課堂隨機抽查！

√期末85%

√隨機點名抽查，累計3次不到課者取消考試資格1.4傳熱學的研究方法

(Researchmethods)？理論分析實驗研究數(shù)值計算1.4傳熱學的研究方法

(Researchmethods)？理論分析傳熱學研究的對象(Object)？為什么要學習傳熱學(Why)？如何學好傳熱學(How)？傳熱學的研究方法(Researchmethods)？傳熱學的歷史、發(fā)展方向(HistoryandTrends)？本課程的要求(Requirements)？傳熱學傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)？1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)熱量傳遞的三種基本形式~3Therearethree

basicwaysthatheatmaybetransferredbetweensubstancesatdifferenttemperatures：

★Conduction

★Convection

★Radiation.1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(1)導熱(HeatConduction)定義：熱量從物體中溫度較高的部分傳到溫度較低的部分或者從溫度較高的物體傳到與其接觸的溫度較低的物體。Conductionisthetransferofheatfromahightemperatureregiontoalowtemperatureregionwithinabodyorfromahightemperaturebodytoalowtemperaturebodyinphysicalcontact.1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(1)導熱(HeatConduction)定義：熱量從物體中溫度較高的部分傳到溫度較低的部分或者從溫度較高的物體傳到與其接觸的溫度較低的物體。高溫物體低溫物體高溫區(qū)低溫區(qū)1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)特點：物體各部分間無宏觀相對位移;熱量在傳遞過程中無能量形式的變化。(1)導熱(HeatConduction)1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)計算公式：(1)導熱(HeatConduction)Ft1t2dAl為導熱系數(shù)，W/(m.oC)

W/(m.K)1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(2)熱對流(Convection)定義：在流體中溫度不同的各部分之間發(fā)生相對位移時所引起的熱量傳遞。Convectionistheflowofheatfromahotregiontoacoolregion

throughabulk,macroscopicmovementoffluid.1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(2)熱對流(Convection)特點：流體各部分間發(fā)生宏觀相對位移；熱量在傳遞過程中無能量形式的變化；只能發(fā)生在流體中；必然拌有導熱現(xiàn)象。1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)對流換熱：(2)熱對流(Convection)流體流過固體壁面時的熱量交換。Heattransfersbetweenasolidandafluidwhenthereisatemperaturedifferencebetweenthefluidandthesolid.對流換熱與熱對流不同，對流換熱既有熱對流，也有導熱；不是基本傳熱方式1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(2)熱對流(Convection)對流換熱：對流換熱的分類：自然對流相變換熱

強迫對流流體流過固體壁面時的熱量交換。Heattransfersbetweenasolidandafluidwhenthereisatemperaturedifferencebetweenthefluidandthesolid.1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(2)熱對流(Convection)對流換熱的計算公式：twtfA1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(3)熱輻射(TermalRadiation)輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的過程Radiationisaprocessthattheenergymaybetransferredbyelectromagneticwave.1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(3)熱輻射(TermalRadiation)熱輻射：由于熱的原因而產(chǎn)生的輻射，物體將內(nèi)能轉變?yōu)殡姶挪ǎ蛘呶矬w吸收電磁波而變?yōu)閮?nèi)能。T>0K1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(3)熱輻射(TermalRadiation)特點：能量可在真空中傳播;熱量在傳遞過程中發(fā)生形式上的變化。計算公式：1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)t1,h1高溫流體對流換熱t(yī)2,h2低溫流體對流換熱導熱1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(4)傳熱過程(HeatTransferProcess)計算公式：k

傳熱系數(shù)[W/(m2

K)]，

描述了傳熱過程熱量傳遞能力的大小1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(5)熱流與熱阻HeatflowrateandThermalResistance熱流F－單位時間所傳遞的熱量（W）。熱流密度q－單位時間、單位面積所傳遞的熱量（W/m2）。HeatflowrateF---Theheattransferredperunittime.Heatfluxq---Theheattransferredperunitareaandperunittime1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)在特定的條件下可以串聯(lián)也可以并聯(lián)總面積熱阻：單位面積熱阻：(5)熱流與熱阻HeatflowrateandThermalResistance1.5傳熱學的基本內(nèi)容(Contents)(5)熱流與熱阻HeatflowrateandThermalResistance傳熱學的發(fā)展歷史

傳熱學是在18世紀30年代英國工業(yè)革命促進生產(chǎn)力發(fā)展的大背景下成長起來的，作為學科則形成于19世紀。1.6傳熱學的歷史、發(fā)展方向

(HistoryandTrends)？1.6傳熱學的歷史、發(fā)展方向

(HistoryandTrends)？傳熱學的發(fā)展歷史對導熱做出突出貢獻的科學家主要有傅立葉(J.B.J.Fourier)、畢渥(J.B.Biot)。1804年畢渥根據(jù)實驗提出了導熱比例系數(shù)的概念，傅立葉在實驗研究的同時，十分重視數(shù)學工具的運用，1807年他提出求解偏微分方程的分離變量法和可以將解表示成一系列任意函數(shù)的概念，1822年他發(fā)表了著名論著“熱的解析理論”，描述導熱的定律就是以他的名字命名的，奠定了導熱的理論基礎。傅立葉被公認為導熱理論的奠基人.

JeanBaptisteBiotJ.B.J.Fourier導熱傳熱學的發(fā)展歷史1823年M.Navier提出了不可壓流體流動方程。1845年G.G.Stokes進行了改進，完成了建立流體流動基本方程的任務。1880年O.Reynolds將流動分為層流和湍流。1909年和1915年W.Nusselt獲得了對流換熱中有關無量綱準則數(shù)之間的原則關系。1904年L.Prandtl提出了邊界層的概念。對流換熱ClaudeLouisMarieHenriNavier

GeorgeGabrielStokes

OsborneReynolds1842-1912Englishengineer

WilhelmNuesslt1882-1957GermanengineerLudwigPrandtl1875-1953German,physicist1.6傳熱學的歷史、發(fā)展方向

(HistoryandTrends)？傳熱學的發(fā)展歷史1889年O.lummer等測定了黑體輻射光譜能量分布的實驗數(shù)據(jù)。19世紀末J.Stefan根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確立了黑體輻射力正比絕對溫度的四次方規(guī)律。后來L.Boltzmann從理論上證實了上述定律。1896年Wien位移定律。19世紀末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。輻射換熱1.6傳熱學的歷史、發(fā)展方向

(HistoryandTrends)？1900年M.Planck定律。JOSEFSTEFAN1835-1893

Austrianphysicist

LudwigBoltzmann

1844-1906

I