傳熱學(xué)總復(fù)習(xí)課件

傳熱學(xué)建筑環(huán)境與熱能工程系熱動(dòng)教研室傳熱學(xué)建筑環(huán)境與熱能工程系1總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí)2一、基本內(nèi)容1、

導(dǎo)熱2、

對(duì)流3、

輻射4、

傳熱過程分析與換熱器計(jì)算

緒論一、基本內(nèi)容緒論31、

基本概念導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)(熱擴(kuò)散系數(shù))、溫度場、穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)換熱、等溫線、初始條件、三類邊界條件及其數(shù)學(xué)表達(dá)式、熱阻、接觸熱阻。

2、基本定律傅里葉定律：

導(dǎo)熱微分方程：

穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1、

基本概念2、基本定律穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱43、計(jì)算（1）平壁：

(2)圓筒壁：

(3)肋效率：實(shí)際散熱量/假設(shè)整個(gè)肋表面處于肋基溫度下的散熱量3、計(jì)算(2)圓筒壁：(3)肋效率：實(shí)際散熱量/假5

(4)等截面直肋（肋端絕熱）

θ=θ0ch(m(x-H))/ch(mH),(4)等截面直肋（肋端絕熱）θ=θ0ch(m(x-H)6三、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1、

基本概念畢渥準(zhǔn)則數(shù)（Bi、Biv）、傅立葉數(shù)（Fo、Fov）、時(shí)間常數(shù)、集總參數(shù)法及其使用條件、諾謨圖。2、

理論（1）一維、二維、三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的完整數(shù)學(xué)描述：方程＋邊界條件＋初始條件（2）Bi→0時(shí)，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的完整數(shù)學(xué)描述（集總參數(shù)法）三、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱73、

計(jì)算（1）集總參數(shù)法（Bi＜0.1)4、

分析：各種情況下非穩(wěn)態(tài)溫度分布的定性描述(2)采用諾謨圖3、

計(jì)算4、

分析：各種情況下非穩(wěn)態(tài)溫度分布的定性描述8四、對(duì)流傳熱與相變傳熱1、基本概念邊界層（層流、紊流、層流底層）、溫度邊界層、Pr、Re、Gr的物理概念、定性溫度，定性尺度，管內(nèi)層流入口效應(yīng)和定型段（充分發(fā)展），管長修正，溫度修正，彎管修正，膜狀凝結(jié)，珠狀凝結(jié)，過冷沸騰，飽和沸騰，核態(tài)沸騰，膜狀沸騰，沸騰換熱臨界熱流密度，燒毀點(diǎn)，大容器沸騰換熱曲線。四、對(duì)流傳熱與相變傳熱92、理論（1）

對(duì)流換熱的數(shù)學(xué)描寫

動(dòng)量方程（2個(gè)）、能量方程、連續(xù)性方程、換熱方程、邊界條件（2）

邊界層微分方程組及其求解（3）

相似原理

什么是同類現(xiàn)象？2、理論103、計(jì)算（1）

管槽內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流：

（注意考慮各種修正）

（2）橫掠單管和管束:

（3）

自然對(duì)流傳熱:注意：應(yīng)用時(shí)注意各實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的的應(yīng)用范圍，特征尺寸和定性溫度的確定。3、計(jì)算（2）橫掠單管和管束:

（3）

自然對(duì)流114、分析（1）影響對(duì)流換熱系數(shù)的因素（2）根據(jù)邊界層畫出各類對(duì)流換熱局部對(duì)流換熱系數(shù)曲線（3）管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流進(jìn)行管長、彎管及其溫度修正的原因（4）自然對(duì)流換熱中換熱的特點(diǎn)（5）珠狀凝結(jié)換熱為何強(qiáng)于膜態(tài)凝結(jié)（6）膜狀凝結(jié)中橫管與豎管的h的大?。?）

大容器飽和沸騰曲線4、分析12五、輻射換熱1、概念黑體、灰體、發(fā)射率、光譜發(fā)射率、定向發(fā)射率、吸收率（比）、光譜吸收率（比）、反射率、透射率、鏡反射、漫反射、輻射力、光譜輻射力、有效輻射、投入輻射輻射強(qiáng)度、定向輻射強(qiáng)度、角系數(shù)及其性質(zhì)、表面熱阻、空間熱阻、重輻射表面、復(fù)合換熱。五、輻射換熱132、理論普朗克定律:

維恩位移定律:

斯蒂芬－玻爾茲曼定律（四次方定律）:

蘭貝特定律:基爾霍夫定律:

，

2、理論，143、計(jì)算(1)角系數(shù)（2）A：代數(shù)法相對(duì)性完整性可加性B：積分法C：查圖表3、計(jì)算(1)角系數(shù)（2）A：代數(shù)法相對(duì)性B：積分法C：15（2）兩表面封閉體系的輻射換熱量幾種特殊形式：A：表面1為平面或凸面A：兩表面面積相差很小A：表面2比1大得多（2）兩表面封閉體系的輻射換熱量幾種特殊形式：A：表面1為平16（3）多表面系統(tǒng)的輻射傳熱應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行求解（3）多表面系統(tǒng)的輻射傳熱應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行求解174、分析（1）輻射特點(diǎn)（與對(duì)流和導(dǎo)熱相比）（2）黑體與黑色物體、白體與白色物體的區(qū)別（3）基爾霍夫定律的條件（4）減少輻射換熱的方法（5）遮熱板（罩）的原理及應(yīng)用4、分析18六、傳熱與換熱器1、概念傳熱系數(shù)、輻射換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、復(fù)合換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、臨界絕緣直徑、肋面總效率、肋化系數(shù)換熱器的效能、傳熱單元數(shù)、強(qiáng)化換熱的原則。換熱器計(jì)算類型：設(shè)計(jì)計(jì)算、校核計(jì)算換熱器計(jì)算方法：平均溫差法、效能－傳熱單元數(shù)法六、傳熱與換熱器192、計(jì)算（1）傳熱系數(shù)平壁圓筒壁（2）臨界絕緣直徑（3）平均對(duì)數(shù)溫差（4）換熱器計(jì)算2、計(jì)算（1）傳熱系數(shù)平壁（2）臨界絕緣直徑（3）平均對(duì)數(shù)溫203、定性分析（1）常見強(qiáng)化傳熱措施（2）各種流型的比較（a）（b）逆流壁溫高于順流壁溫；（c）qm1c1與qm2c2之一為無窮大(如有一側(cè)凝結(jié)或沸騰)

3、定性分析21習(xí)題1：（穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱——多層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱）鍋爐爐墻由三層平壁組成，內(nèi)層是耐火磚層；外層是紅磚層；兩層中間填以石棉隔熱層。爐墻內(nèi)側(cè)煙氣溫度℃，煙氣側(cè)；鍋爐爐墻外空氣℃，空氣側(cè)。試求①通過該爐墻的熱損失？②爐墻內(nèi)表面的溫度？習(xí)題1：（穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱——多層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱）22爐墻單位面積的熱損失，即通過平壁傳熱過程的熱流通量爐墻單位面積的熱損失，即通過平壁傳熱過程的熱流通量23習(xí)題2：（非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱——集總參數(shù)法）將初始溫度為400℃，重量為40g的鋁球突然拋入15℃的空氣中。已知對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=40W/m2·K，鋁的物性參數(shù)為ρ=2700kg/m3，c=0.9kJ/kg·K，λ=240W/m·K。試用集總參數(shù)法確定該鋁球由400℃降至100℃所需的時(shí)間。（忽略輻射換熱）習(xí)題2：（非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱——集總參數(shù)法）24可以用集總參數(shù)法來求解：

可以用集總參數(shù)法來求解：252、初溫為100℃的熱水，流經(jīng)內(nèi)徑為16mm、壁厚為1mm的管子，出口溫度為80℃；與管外冷水的總換熱量為350kW，試計(jì)算管內(nèi)平均換熱系數(shù)。（10分）準(zhǔn)則方程：水的物性簡表：℃204.183998.259.910041.0067.02804.195971.867.4355.10.3652.21904.208965.368.0314.90.3261.951004.220958.468.3282.50.2951.752、初溫為100℃的熱水，流經(jīng)內(nèi)徑為16mm、壁厚為1mm的26解：解：27有一水平管道直徑為200mm，分別包有=0.04W/m·K，和=0.05W/m·K的保溫材料，厚度分別為20mm和30mm，管內(nèi)流有50℃的空氣，流速為10m/s，管外大氣溫度為10℃。（管道厚度很薄，可以忽略不計(jì)）

求：1.管內(nèi)的對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。2.管外的對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。3.每米管道的傳熱熱阻和傳熱系數(shù)。4.每小時(shí)每米管道散熱量。備注：1.管內(nèi)流動(dòng)的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:2.管外橫掠的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:3.管外自然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:（注：此關(guān)聯(lián)式中定性溫度取管外流體溫度，Gr中的Δt=5℃，其中體積膨脹系數(shù)可以按管外為理想氣體計(jì)算）有一水平管道直徑為200mm，分別包有=0.04W/m·K，28t℃ρkg/m3CpkJ/kg.Kλ*W/m.Kυ*Pr

10℃1.251.02.514.00.720℃1.201.02.615.00.725℃1.181.02.615.50.740℃1.101.02.817.00.750℃1.101.02.818.00.7

空氣的熱物性

t℃ρCpλ*υ*Pr10℃1.251.02.514.00.291.

管內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)。解：管內(nèi)流動(dòng)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式1.

管內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)。302.管外的對(duì)流換熱系數(shù)。解：管外自然對(duì)流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，

2.管外的對(duì)流換熱系數(shù)。313.每米管道的傳熱熱阻和傳熱系數(shù)。4.每小時(shí)每米管道散熱量。3.每米管道的傳熱熱阻和傳熱系數(shù)。4.每小時(shí)每米管道散熱量32第五章習(xí)題溫度為50℃，壓力為1.013×105Pa，平行掠過一塊表面溫度為100℃的平板上表面，平板下表面絕熱。平板沿流動(dòng)方向長度為0.2m，寬度為0.1m，按照平板計(jì)算的雷諾數(shù)為4×104。試確定：（1）平板表面與空氣間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱量；（2）若空氣流速增加一倍，壓力增加到10.13×105Pa，平板表面與空氣間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱量；第五章習(xí)題溫度為50℃，壓力為1.013×105P33傳熱學(xué)總復(fù)習(xí)ppt課件34傳熱學(xué)總復(fù)習(xí)ppt課件35【6-1】在一臺(tái)縮小成為實(shí)物1/8的模型中，用20℃的空氣來模擬實(shí)物中平均溫度為200℃空氣的加熱過程。實(shí)物中空氣的平均流速為6.03m/s。模型中h=195W/(m2K)?！厩蟆磕Ｐ椭械牧魉賾?yīng)為若干？實(shí)物中的h=？。在這一實(shí)驗(yàn)中，模型與實(shí)物中流體的Pr并不嚴(yán)格相等，你認(rèn)為這樣的?；瘜?shí)驗(yàn)有無實(shí)用價(jià)值？

第六章習(xí)題【6-1】在一臺(tái)縮小成為實(shí)物1/8的模型中，用20℃的空氣來36【解】依據(jù)相似理論中判斷相似的條件，模型中的流速應(yīng)保證實(shí)物與模型中的對(duì)流換熱現(xiàn)象相似，即：依據(jù)相似理論相似性質(zhì)，相似現(xiàn)象的同名準(zhǔn)則數(shù)必定相等，即：

空氣的Pr數(shù)隨溫度變化較小，可以忽略，這樣的?；瘜?shí)驗(yàn)具有很大的實(shí)用價(jià)值。

【解】依據(jù)相似理論中判斷相似的條件，模型中的流速應(yīng)保證實(shí)物與37【6-8】一常物性的流體同時(shí)流過溫度與之不同的兩根直管1與2，且d1=2d2，流動(dòng)與換熱均已處于紊流充分發(fā)展區(qū)域。試確定在下列兩種情形下兩管內(nèi)平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的相對(duì)大?。?）流體以同樣流速流過兩管；2）流體以同樣的質(zhì)量流量流過兩管。解：設(shè)流體是被加熱的h【6-8】一常物性的流體同時(shí)流過溫度與之不同的兩根直管1與238當(dāng)流體被冷卻時(shí)，因Pr不進(jìn)入h對(duì)比的表達(dá)式，所以上述各式仍有效。對(duì)第一種情形，u1=u2，d1=2d2，則當(dāng)流體被冷卻時(shí)，因Pr不進(jìn)入h對(duì)比的表達(dá)式，所以上述各式仍有39【6-34】一個(gè)優(yōu)秀的馬拉松長跑運(yùn)動(dòng)員可以在2.5h內(nèi)跑完全程（41842.8m）。為了估計(jì)他在跑步過程中的散熱損失，可以做這樣簡化：把人體看成高1.75m，直徑為0.35m的圓柱體，皮膚溫度為柱體表面問題，取為31℃；空氣是靜止的，溫度為15℃，不計(jì)柱體兩端面的散熱，試據(jù)此估算一個(gè)馬拉松長跑運(yùn)動(dòng)員跑完全程后的散熱量（不計(jì)出汗散熱部分）?！?-34】一個(gè)優(yōu)秀的馬拉松長跑運(yùn)動(dòng)員可以在2.5h內(nèi)跑完40【解】h【解】h41【6-37】如圖所示，一股冷空氣橫向吹過一組圓形截面的直肋。已知：最小截面處的空氣流速為3.8m/s，氣流速度tf=35℃；肋片的平均表面溫度為65℃，導(dǎo)熱系數(shù)為98w/m·℃，肋根溫度維持定值；s1/d1=s2/d2=2，d=10mm。為有效的利用金屬，規(guī)定肋片的mH不應(yīng)大于1.5，使計(jì)算此時(shí)肋片應(yīng)多高？在流動(dòng)方向上排數(shù)大于10?！?-37】如圖所示，一股冷空氣橫向吹過一組圓形截面的直肋。42【解】采用外掠管束的公式來計(jì)算肋束與氣流的對(duì)流換熱。定性溫度tm=(35+65)/2=50℃,查表得物性參數(shù)為：λ=0.0283w/m·℃，v=17.95×10-6m2/s則Re=3.8×0.01/(17.95×10-6)=2117【解】采用外掠管束的公式來計(jì)算肋束與氣流的對(duì)流換熱。43【6-43】假設(shè)把人體簡化成直徑為30cm，高1.75m的等溫豎圓柱，其表面溫度比人體體內(nèi)的正常溫度低2℃，試計(jì)算該模型位于靜止空氣中時(shí)的自然對(duì)流散熱量，并與人體每天平均攝入熱量（5440kJ）作比較。圓柱兩端面散熱不予考慮，人體正常體溫按37℃計(jì)算，環(huán)境溫度為25℃。此值與每天的平均攝入熱量相接近，實(shí)際上由于人體穿了衣服，自然對(duì)流散熱量要小于此值?！?-43】假設(shè)把人體簡化成直徑為30cm，高1.75m的44【6-52】一水平封閉夾層，其上、下表面的間距為δ=14mm，夾層內(nèi)是壓力為1.013×105Pa的空氣。設(shè)一表面的溫度為90℃，另一表面溫度為30℃。試計(jì)算當(dāng)熱表面在冷表面之上及冷表面之下兩種情形時(shí)，通過單位面積夾層的傳熱量。（6-47）【6-52】一水平封閉夾層，其上、下表面的間距為δ=14mm45第9章習(xí)題【9-23】兩塊平行放置的平板的表面發(fā)射率均為0.8，溫度分別為t1＝527℃及t2＝27℃，板間距遠(yuǎn)小于板的寬度與高度。試計(jì)算：(1)板1的本身輻射；(2)對(duì)板1的投入輻射；(3)板1的反射輻射；(4)板1的有效輻射；(5)板2的有效輻射；(6)板1、2間的輻射換熱量。

解：由于兩板間距極小，可視為兩無限大平壁間的輻射換熱，輻射換熱熱阻網(wǎng)絡(luò)如圖所示。

第9章習(xí)題【9-23】兩塊平行放置的平板的表面發(fā)射率均為0.46，

⑵對(duì)板1的投入輻射即為板2的有效輻射（1）板1，⑵對(duì)板1的投入輻射即為板2的