傳熱學知識點分解

1、傳熱學主要知識點1.1. 熱量傳遞的三種基本方式。熱量傳遞的三種基本方式：導熱（熱傳導）、對流（熱對流）和熱輻射。2.2. 導熱的特點。a a必須有溫差；b b物體直接接觸；c c依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運 動而傳遞熱量；d d在引力場下單純的導熱一般只發(fā)生在密實的固體中。3.3. 對流（熱對流）（ConvectionConvection）的概念。流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對的宏觀運動而把熱量由一處傳遞到另一處的現象。4 4對流換熱的特點。當流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程，它與單純的對流不同，具有如下特點：a a導熱與熱對流同時存在的復雜熱傳遞過程b

2、 b必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運動；也必須有溫差c c壁面處會形成速度梯度很大的邊界層 5.5.牛頓冷卻公式的基本表達式及其中二hA（tw -L） W 1各物理量的定義。q 二.A二h（tw -tf） W m2 16.6.熱輻射的特點。a a任何物體，只要溫度高于0 0K K，就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；b b可以在真空中傳播；冷凝器冷凝器囉結祓 I II I冷卻水出冷卻水進帝帝凝給換熱 | |管子外國竺管子外國竺管子內壁管子內壁c c伴隨能量形式的轉變；d d具有強烈的方向性；e e輻射能與溫度和波長均有關；f f發(fā)射輻射取決于溫度的4 4次方。7.7.導熱系數，表面?zhèn)鳠嵯禂岛蛡?/p>

3、熱系數之間的區(qū) 別。導熱系數：表征材料導熱能力的大小，是一種物性參數，與材料種類和溫度關。表面?zhèn)鳠嵯禂担寒斄黧w與壁面溫度相差 1 1度時、每單位壁面面積上、單位時間內所傳遞的熱量。影響h h因素：流速、流體物性、壁面形狀大小等。傳熱系數：是表征 傳熱過程強烈程度的標尺，不是物性參數，與過程有關。常溫下部分物質導熱系數：銀：427427；純銅：398398;純鋁：236236;普通鋼：30-5030-50 ;水:0.5990.599 ;空氣：0.02590.0259 ;保溫材料：0.140.14 ;水垢：1-31-3;煙垢：0.1-0.30.1-0.3。8.8.實際熱量傳遞過程：常常表現為三種基

4、本方式的相互串聯/ /并聯作用。第一章導熱理論基礎1 1傅立葉定律的基本表達式及其中各物理量的意義。傅立葉定律（導熱基本定律）：垂直導過等溫面的熱流密度，正比于該處的溫度梯度, 方向與溫度梯度相反。（1 1）空隙中充有空氣，空氣導熱系數小，因此保溫性好；（2 2）空隙太大, ,會形成自然對流換熱，輻射的影響也會增強，因此并非空隙越大越好。（3 3） 由于水分的滲入，替代了相當一部分空氣，而且更主要的是水分將從高溫區(qū)向低 溫區(qū)遷移而傳遞熱量。因此，濕材料的導熱系數比干材料和水都要大。所以，建筑 物的圍護結構，特別是冷、熱設備的保溫層，都應采取防潮措施。導熱微分方程式 的理論基礎。傅里葉定律 +

5、+ 熱力學第一定律熱擴散率的概念。熱擴散率（用 a a 表示）反映了導熱過程中材料的導熱能力與沿途物質儲熱能力之間 的關系值大，即入值大或pc c值小，說明物體的某一部分一旦獲得熱量，該熱量能在 整個物體中很快擴散。熱擴散率表征物體被加熱或冷卻時，物體內各部分溫度趨向 于均勻一致的能力在同樣加熱條件下，物體的熱擴散率越大，物體內部各處的溫度 差別越小。熱擴散率反應導熱過程動態(tài)特性，是研究不穩(wěn)態(tài)導熱的重要物理量。完 整數學描述：導熱微分方程 + + 單值性條件導熱微分方程式描寫物體的溫度隨時間和 空間變化的關系；它沒有涉及具體、特定的導熱過程。是通用表達式。對特定的導 熱過程，需要補充單值性條件

6、，才能得到特定問題的唯一解。單值性條件包括四項： 幾何條件、物理條件、時間條件（初始條件） 、邊界條件。邊界條件。邊界條件說明導熱體邊界上過程進行的特點反映過程與周圍環(huán)境相互作用的條件（1）第一類邊界條件：已知任一瞬間導熱體 邊界上溫度值；（2 2）第二類邊界條件：已知物體邊界上熱流密度的分布及變化規(guī)律， 第二類邊界條件相當于已知任何時刻物體邊界面法向的溫度梯度值； （ 3 3）第三類邊 界條件：當物體壁面與流體相接觸進行對流換熱時，已知任一時刻邊界面周圍流體 的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?。第二?穩(wěn)態(tài)導熱 1.1. 由第三類邊界條件下通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導熱量關系式，分析為了增加傳熱量，可以采取哪些措

7、施 ? ?第三類邊界條件下通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導熱量關系式：為了增加傳熱量，可以采取tf ftf2f21 1gA A h2A哪些措施? ?（1 1）增加溫差（tfitfi - - t t f2f2 ），但受工藝條件限制（2 2）減小熱阻:a a）金屬壁一般很?。╠ d很?。?、熱導率很大，故導熱熱阻一般可忽略b b）增大hihi、h2h2,但提高hihi、h2h2并非任意的 c c）增大換熱面積A A也能增加傳熱量在一些換熱設備中，在換熱面上加裝肋片是增大換熱量的重要手段。2 2 .在管道外覆蓋保溫層是不是在任何情況下都能減少熱損失？為什么？不是, ,只有當管道外徑大于臨界熱絕緣直徑時，覆蓋保溫層

8、才能減小熱損失. .接觸熱 阻的概念。實際固體表面不是理想平整的，所以兩固體表面直接接觸的界面容易出 現點接觸，或者只是部分的而不是完全的和平整的面接觸 給導熱帶來額外的熱阻，即接觸熱阻。5.5.熱阻：單位面積上的傳熱熱阻：Rk二丄k單位面積上的導熱熱阻：R,R,二。單位面積上的對流換熱熱阻：R =-人h對比串聯熱阻大小就可以找到強化傳熱的主要環(huán)節(jié)第三章非穩(wěn)態(tài)導熱1 1 .非穩(wěn)態(tài)導熱的分類 周期性非穩(wěn)態(tài)導熱和瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導熱2.2. BiBi準則數, ,FoFo準則數的定義及物理意義。BiBi準則數:hd右/k物體內部導熱熱阻Bi九1/ h物體表面對流換熱熱阻FoFo準則數：a習Fo2,是非穩(wěn)態(tài)

9、導熱過程的無量綱時間。d23.3. 集總參數法的物理意義及應用條件。忽略物體內部導熱熱阻、認為物體溫度均勻一致的分析方法。此時，溫度分布只與 時間有關，與空間位置無關。應用條件：Bi ：0.14 4.時間常數的定義及物理意義。采用集總參數法分析時，物體中過余溫度隨時間變化的關系式中的 ，cV/(hA)具有時間 的量綱，稱為時間常數。時間常數的數值越小表示測溫元件越能迅速地反映流體的溫度變化。5.5. 非穩(wěn)態(tài)導熱的正規(guī)狀況階段的物理意義。當Fo0.2時，物體在給定的條件下冷卻或加熱，物體中任何給定地點過余溫度的對 數值將隨時間按線性規(guī)律變化。物體中過余溫度的對數值隨時間按線性規(guī)律變化的 這個階段

10、，稱為瞬態(tài)溫度變化的正規(guī)狀況階段。6.6. 半無限大物體的概念。半無限大物體的概念如何應用在實際工程問題中？半無限大物體，是指以無限大的 y-zy-z平面為界面，在正x x方向伸延至無窮遠的物體。在實際工程中，對于一個有限厚度的物體，在所考慮的時間范圍內，若滲透厚度小 于本身的厚度，這時可以認為該物體是個半無限大物體。第四章 導熱問題數值解法基礎1.1. 數值解法的基本求解過程數值解法，即把原來在時間和空間連續(xù)的物理量的場， 用有限個離散點上的值的集合來代替，通過求解按一定方法建立起來的關于這些值 的代數方程，從而獲得離散點上被求物理量的值；并稱之為數值解。2.2. 熱平衡法的基本思想。對每個

11、有限大小的控制容積應用能量守恒，從而獲得溫度場的代數方程組，它從基 本物理現象和基本定律出發(fā)，不必事先建立控制方程，依據能量守恒和傅立葉導熱 定律即可。第五章 對流換熱分析影響對流換熱的主要物理因素 . . 對流換熱是流體的導熱和對流兩種基本傳熱方式共同作用的結果。其影響因素主要 有以下五個方面： (1)(1) 流動起因; ; (2)(2) 流動狀態(tài); ; (3)(3) 流體有無相變 ; ; (4)(4) 換熱表面的 幾何因素 ; ; (5)(5) 流體的熱物理性質。對流換熱是如何分類的 ? ?流動起因：自然對流和強制對流；(2)(2) 流動狀態(tài) : : 層流和紊流；(3)(3) 流體有無相變

12、 : : 單相換熱和相變換熱 (4)(4) 換熱表面的幾何因素：內部流動對流換 熱和外部流動對流換熱。 3 3對流換熱問題的數學描寫中包括那些方程 ? ? 連續(xù)性方程 、動 量微分方 程、能量 微分方程、對流換熱過程微分方程式。4.4. 邊界層概念的基本思想。 流場可以劃分為兩個區(qū)：邊界層區(qū)與主流區(qū) 邊界層區(qū)：流體的粘性作用起主導作用，流體的運動可用粘性流體運動微分方程描述(N-SN-S方程)主流區(qū)：速度梯度為0 0, t=0t=0;可視為無粘性理想流體；流 體的運動可用歐拉方程描述。5 5流動邊界層的幾個重要特性。 (1)(1) 邊界層厚度 d d 與壁的定型尺寸 L L 相比極小， d d

13、 0和Bi-：各代表什么樣的換熱條件？有人認為 Bi0代表了絕熱工況，是 太空地球否正確，為什么？答：Bi 0時，物體表面的換熱熱阻遠大于物體內部導熱熱阻。說明換熱熱阻主要在 邊界，物體內部導熱熱阻幾乎可以忽略，因而任一時刻物體內部的溫度分布趨于均 勻，并隨時間的推移整體地下降?？梢杂眉倕捣ㄟM行分析求解。Bi：時，物體表面的換熱熱阻遠小于物體內部導熱熱阻。 在這種情況下，非穩(wěn) 態(tài)導熱過程剛開始進行的一瞬間，物體的表面溫度就等于周圍介質的溫度。但是， 因為物體內部導熱熱阻較大，所以物體內部各處的溫度相差較大，隨著時間的推移， 物體內部各點的溫度逐漸下降。在這種情況下，物體的冷卻或加熱過程的強度只決 定于物體的性質和幾何尺寸。認為Bi 0代表絕熱工況是不正確的，Bi 0的工況是指邊界熱阻相對于內部熱 阻較大，而絕熱工況下邊界熱阻無限大。1919試說明集總參數法的物理概念。答：當固體內部的導熱熱阻遠小于其表面的換熱熱阻時，即當內外熱阻之比趨 于零時，影響換熱的主要環(huán)節(jié)是在邊界上的換熱能力，而內部由于熱阻很小而溫