《傳熱專升本復(fù)習(xí)》課件

《傳熱專升本復(fù)習(xí)》在專升本的過程中,對專業(yè)課《傳熱》的復(fù)習(xí)是非常重要的一環(huán)。本PPT課件將概括性地介紹《傳熱》的基本概念和重點內(nèi)容,幫助你更好地理解和掌握這門課程。課程簡介傳熱學(xué)基礎(chǔ)本課程深入探討熱量傳遞的基本機制和規(guī)律,涵蓋導(dǎo)熱、對流和輻射等熱量傳遞方式。學(xué)習(xí)傳熱學(xué)的基本理論知識和計算方法。熱交換設(shè)備設(shè)計學(xué)習(xí)熱交換設(shè)備的設(shè)計原理和計算方法,包括熱交換器、冷卻塔、鍋爐等,為工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。熱力學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用結(jié)合熱量傳遞的理論知識,深入學(xué)習(xí)熱力學(xué)在工程中的應(yīng)用,如熱機循環(huán)、制冷循環(huán)等。為工程實踐提供指導(dǎo)。傳熱概述傳熱是一種基礎(chǔ)的物理過程,是將熱量從高溫物體傳遞到低溫物體的過程。它是工程設(shè)計中不可或缺的基礎(chǔ)理論,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、生活技術(shù)等各個領(lǐng)域。熟悉傳熱過程的基本定律和規(guī)律,掌握各種傳熱方式的特點和計算方法,對于解決工程實際問題至關(guān)重要。本章將對傳熱的基本概念、傳熱的基本規(guī)律以及主要傳熱方式等進行全面介紹。熱量傳遞的基本方式傳導(dǎo)傳熱通過物質(zhì)內(nèi)部分子的振動和碰撞,沿溫度梯度方向進行。此過程不需要物質(zhì)遷移。如熱量從高溫端傳到低溫端。對流通過流體的運動將熱量從高溫區(qū)域傳至低溫區(qū)域。例如熱水從鍋底上升到水面,形成對流循環(huán)。輻射熱量以電磁波的形式從高溫物體輻射到低溫物體。不需要物質(zhì)介質(zhì),可在真空中進行。如太陽熱量輻射到地球。導(dǎo)熱傳熱熱傳導(dǎo)的本質(zhì)導(dǎo)熱傳熱是通過熱量在物質(zhì)內(nèi)部擴散而傳遞的過程,熱量從高溫區(qū)域流向低溫區(qū)域。影響因素導(dǎo)熱傳熱受材料熱導(dǎo)率、溫度差、幾何結(jié)構(gòu)等因素的影響,需要全面分析各種因素。應(yīng)用場景導(dǎo)熱傳熱在工業(yè)生產(chǎn)、建筑工程、電子設(shè)備散熱等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,是重要的傳熱形式之一。邊界條件溫度邊界條件分為固定溫度邊界條件和定熱流邊界條件兩種，用于描述熱量傳遞過程中的邊界條件。物質(zhì)傳輸邊界條件分為固定濃度邊界條件和定通量邊界條件，用于描述物質(zhì)在邊界處的傳輸情況。流體動力學(xué)邊界條件包括固體表面上的無滑移條件和表面張力條件，用于描述流體運動時的邊界條件。周期性邊界條件當(dāng)系統(tǒng)具有周期性時,可以采用周期性邊界條件簡化計算。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱1定義在時間和空間中溫度分布保持不變的導(dǎo)熱過程。2特點溫度梯度和熱流量保持不變。3計算可利用傅立葉定律進行計算。4應(yīng)用廣泛應(yīng)用于工程實踐。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱是指在時間和空間中溫度分布保持不變的導(dǎo)熱過程。這種情況下，溫度梯度和熱流量保持恒定。我們可以利用傅立葉定律進行計算分析，這種穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程在工程實踐中應(yīng)用廣泛。瞬態(tài)導(dǎo)熱1初始條件瞬態(tài)導(dǎo)熱情況下,系統(tǒng)初始溫度分布是已知或假設(shè)的,通常為均勻的初始溫度。2邊界條件此外,熱量交換的邊界條件也會隨時間而變化,如恒溫、輻射或?qū)α鬟吔鐥l件。3溫度分布計算通過數(shù)學(xué)模型,可計算出瞬態(tài)過程中固體內(nèi)部各點的溫度隨時間的變化情況。對流傳熱1對流傳熱定義對流傳熱是指由于溫度差而產(chǎn)生的流體流動引起的熱量傳遞過程。2對流傳熱分類根據(jù)流體運動的方式,可分為自然對流和強制對流兩種。3對流換熱系數(shù)對流換熱系數(shù)反映了對流傳熱的強弱,是影響對流傳熱的關(guān)鍵參數(shù)。4對流傳熱過程對流傳熱包括流體吸收熱量、流體流動以及流體向周圍傳熱等過程。自然對流溫差驅(qū)動溫度差造成密度差異,產(chǎn)生浮力,從而產(chǎn)生自然對流。流體流動熱量傳遞過程中,熱流體上升,冷流體下降,形成對流環(huán)流。熱量傳遞自然對流可以增強熱量的傳遞,廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生活中。強制對流強制氣流驅(qū)動強制對流利用電風(fēng)扇或泵等機械設(shè)備產(chǎn)生氣流或液流,強迫流體與物體表面接觸,從而加速傳熱過程。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域強制對流廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、電子設(shè)備冷卻、供暖通風(fēng)等領(lǐng)域,提高了換熱效率和傳熱速度。熱交換器設(shè)計強制對流換熱器的設(shè)計需要考慮流體動力學(xué)特性、傳熱系數(shù)、流通阻力等多個因素,以優(yōu)化換熱性能。人體換熱人體通過四種主要傳熱機制(導(dǎo)熱、對流、輻射和蒸發(fā))與環(huán)境進行熱量交換。人體表面溫度、血流量和汗液蒸發(fā)是影響人體熱量交換的關(guān)鍵因素。合理的衣著、飲食和活動可以幫助調(diào)節(jié)人體熱量狀態(tài)。換熱設(shè)備1換熱器用于在流體之間傳熱的設(shè)備,包括管殼式、板式等多種類型。根據(jù)實際需求進行合理選擇。2冷卻塔用于在空氣和水之間進行余熱回收的設(shè)備。利用蒸發(fā)冷卻原理,具有節(jié)能環(huán)保的特點。3散熱器用于將熱量從某個熱源傳遞給環(huán)境的設(shè)備。常見于電子設(shè)備、汽車、家電等領(lǐng)域。4制冷設(shè)備利用制冷循環(huán)實現(xiàn)降溫制冷的設(shè)備,包括空調(diào)、冰箱等。廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活領(lǐng)域。熱交換器熱交換器是一種用于在兩個或多個流體之間傳遞熱量的裝置。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電和制冷等領(lǐng)域中。熱交換器通過熱量傳遞實現(xiàn)能源的有效利用,提高了系統(tǒng)的能量效率。常見的熱交換器類型有管式、板式、殼管式等,不同結(jié)構(gòu)和工作特性適用于不同的應(yīng)用場景。選擇合適的熱交換器能夠大幅提高系統(tǒng)的性能和可靠性。輻射傳熱黑體輻射理想化的完全吸收和發(fā)射輻射的物體,符合普朗克定律。實際表面輻射真實物體的輻射受到發(fā)射率的影響,不同物質(zhì)有不同的發(fā)射率。形狀因子輻射熱量交換受兩個物體的幾何形狀和相對位置的影響。輻射換熱由于溫差引起的輻射熱量交換,適用于遠距離或真空環(huán)境。黑體輻射黑體定義黑體是一種理想的輻射熱源,它能夠完全吸收所有入射的電磁輻射,且以特定的波長分布和強度進行輻射。黑體輻射定律黑體輻射的能量分布和強度由普朗克輻射定律描述,這是物理學(xué)中的重要定律之一。黑體溫度黑體的表面溫度決定了其輻射的波長分布和強度。溫度越高,輻射越強且波長越短。工程應(yīng)用黑體輻射的原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、天文觀測、紅外成像等領(lǐng)域。實際表面輻射輻射特性實際表面的輻射特性受材質(zhì)、表面粗糙度和溫度等因素影響，與理想黑體有所不同。發(fā)射率發(fā)射率是衡量實際表面輻射能力的重要參數(shù)，通常小于1，與黑體的發(fā)射率1不同。反射率和吸收率實際表面還有相應(yīng)的反射率和吸收率，這些特性決定了表面對輻射的吸收和反射能力。輻射換熱1吸收物體吸收來自其他物體發(fā)出的輻射熱量2發(fā)射物體發(fā)射輻射熱量到周圍環(huán)境3反射物體表面反射來自其他物體的輻射熱量輻射換熱是通過電磁波的形式進行熱量傳遞的過程。物體表面會同時吸收、發(fā)射和反射輻射熱量,這個過程受到物體表面性質(zhì)和溫度的影響。合理利用輻射換熱可以在建筑物、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域提高能源利用效率。多種傳熱過程的綜合復(fù)雜熱傳遞過程實際工程中常常存在多種熱傳遞過程同時發(fā)生的復(fù)雜情況,需要綜合考慮導(dǎo)熱、對流和輻射三種傳熱方式。熱量平衡分析通過分析各熱傳遞過程對總熱量傳遞的貢獻,可以優(yōu)化設(shè)計以提高熱傳遞效率。數(shù)值模擬應(yīng)用利用計算機數(shù)值模擬技術(shù),可以預(yù)測和分析復(fù)雜熱傳遞過程,為優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。實驗驗證通過實驗測量數(shù)據(jù)驗證理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果,確保設(shè)計的可靠性。動量傳遞1動量定義動量是物體質(zhì)量與速度的乘積，表示物體的運動狀態(tài)。2動量守恒定律在無外力作用下，一個封閉系統(tǒng)內(nèi)的總動量是不變的。3動量傳遞過程通過碰撞、摩擦等過程，動量在物體之間進行傳遞和交換。4動量傳遞應(yīng)用動量傳遞過程廣泛應(yīng)用于機械、流體等工程領(lǐng)域中。流體流動1流體特性流體具有流動和變形的特性2流體運動流體可由外力驅(qū)動而產(chǎn)生流動3基本規(guī)律流體運動遵循質(zhì)量、動量和能量守恒定律4流體力學(xué)研究流體的靜力學(xué)和動力學(xué)特性流體力學(xué)是傳熱學(xué)的基礎(chǔ)之一。它研究流體在靜止和運動狀態(tài)下的各種物理特性及其相互關(guān)系。包括流體的物理特性、流動規(guī)律、壓力分布、阻力計算等內(nèi)容。對于傳熱問題的分析,需要考慮流體流動的影響。管內(nèi)流動管道內(nèi)流動分類管內(nèi)流動可分為層流和湍流兩種類型,取決于流動的雷諾數(shù)。流阻與摩擦因子流體在管道內(nèi)部會受到管壁的摩擦阻力,這可用摩擦因子來表示和計算。管道入口效應(yīng)管道入口處的流動會受到局部邊界層發(fā)展的影響而產(chǎn)生特殊的流場。不可壓縮流體定義不可壓縮流體指流體密度基本不變的情況,如大多數(shù)液體和某些氣體在常溫常壓下流動。流速分布不可壓縮流體的流速分布呈拋物線型,中心最快,靠壁面最慢。壓降計算利用達西方程可以計算不可壓縮流體在管道中的壓力損失?？蓧嚎s流體壓力變化可壓縮流體流動時壓力會發(fā)生變化,這種變化會影響流體的密度和溫度。速度變化可壓縮流體流動的速度變化也會導(dǎo)致壓力、密度和溫度的變化。溫度變化可壓縮流體在流動過程中會發(fā)生溫度變化,這需要考慮熱力學(xué)定律。傳熱與熱機熱機基礎(chǔ)熱機將熱量轉(zhuǎn)化為功率的機械裝置,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。熱量傳遞過程熱量從高溫?zé)嵩磦鬟f到低溫?zé)釁R的過程涉及多種傳熱方式,如導(dǎo)熱、對流和輻射。熱機循環(huán)過程熱機的工作原理是通過熱力循環(huán)來實現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)化為機械功的過程。效率分析熱機的熱力循環(huán)效率與熱源溫度、工作介質(zhì)性質(zhì)等因素密切相關(guān)。制冷循環(huán)過程1壓縮通過壓縮機將工質(zhì)(制冷劑)壓縮至高壓狀態(tài),溫度也隨之升高。2冷凝在冷凝器中,高壓高溫的工質(zhì)放出熱量,溫度下降并凝結(jié)成液體。3膨脹液體制冷劑通過膨脹閥或毛細管等膨脹裝置,壓力和溫度急劇下降。4蒸發(fā)低壓低溫的工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收周圍環(huán)境的熱量,最終回到壓縮機。熱泵循環(huán)過程1壓縮通過壓縮機對制冷劑進行壓縮,提高溫度和壓力。2冷凝在高溫高壓下,制冷劑與環(huán)境熱交換,釋放熱量并冷凝成液體。3膨脹通過膨脹閥降低制冷劑的溫度和壓力,進入蒸發(fā)過程。4蒸發(fā)在低溫低壓下,制冷劑從環(huán)境吸收熱量而蒸發(fā)成氣體。熱泵循環(huán)過程是一種利用環(huán)境熱量的熱量傳遞裝置,它通過制冷劑的相變來實現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移和利用。這個過程能夠高效地將低溫?zé)崃刻嵘粮邷?從而廣泛應(yīng)用于采暖、熱水供應(yīng)等領(lǐng)域?；鹆Πl(fā)電循環(huán)過程1燃料燃燒在鍋爐中,燃料如煤或天然氣被燃燒,釋放出熱能。2蒸汽發(fā)生熱能被用于加熱水,使其變成高溫高壓的蒸汽。3渦輪發(fā)電蒸汽驅(qū)動渦輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生電能。復(fù)習(xí)總結(jié)全面總結(jié)對課程的主要內(nèi)容進行概括性回顧,幫助