傳熱學(xué)基礎(chǔ)第二第一章教學(xué)講義三種熱量傳遞基本方式

1、傳熱學(xué)基礎(chǔ)第二第一章教學(xué)講義三種熱量傳遞基本方式考核方法考核方法 閉卷考試閉卷考試專業(yè)：材料成形及控制工程專業(yè)：材料成形及控制工程聯(lián)系方式聯(lián)系方式nOffice：3559661nHome: 6386397n手機(jī)手機(jī)2/65參考書參考書n傳熱學(xué)楊世銘傳熱學(xué)楊世銘 編著編著n傳熱學(xué)許肇鈞傳熱學(xué)許肇鈞 編著編著3/65第一章第一章 緒論緒論n1-1熱量傳遞的研究對(duì)象及其在熱加工熱量傳遞的研究對(duì)象及其在熱加工藝中的應(yīng)用藝中的應(yīng)用n1-2熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式n1-3 1-3 傳熱過程與熱阻傳熱過程與熱阻4/651-1熱量傳遞的研究對(duì)象及其在熱加工工藝中熱量傳遞的研究對(duì)象及其在熱加

2、工工藝中的應(yīng)用的應(yīng)用一、什么是傳熱學(xué)一、什么是傳熱學(xué)n研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)。研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)。n熱量傳遞的機(jī)理、規(guī)律、計(jì)算和測(cè)試方法熱量傳遞的機(jī)理、規(guī)律、計(jì)算和測(cè)試方法n熱量傳遞過程的推動(dòng)力：溫差熱量傳遞過程的推動(dòng)力：溫差n熱力學(xué)第二定律：熱量可以自發(fā)地由高溫?zé)崃W(xué)第二定律：熱量可以自發(fā)地由高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩础Ｓ袦夭罹蜁?huì)有傳熱。熱源傳給低溫?zé)嵩础Ｓ袦夭罹蜁?huì)有傳熱。（The Second Law of Thermodynamics）5/65二、傳熱學(xué)的重要性二、傳熱學(xué)的重要性自然界與生產(chǎn)過程到處存在溫差自然界與生產(chǎn)過程到處存在溫差傳熱很普遍傳熱很普遍日常生活中的例子日常生活中的例子n人

3、體為恒溫體。若房間里氣體的溫度在夏天和冬天都人體為恒溫體。若房間里氣體的溫度在夏天和冬天都保持保持20度，那么在冬天與夏天、人在房間里所穿的衣度，那么在冬天與夏天、人在房間里所穿的衣服能否一樣？服能否一樣？n夏天人在同樣溫度（如：夏天人在同樣溫度（如：25度）的空氣和水中的感度）的空氣和水中的感覺不一樣。為什么？覺不一樣。為什么？6/65在下列技術(shù)領(lǐng)域大量存在傳熱問題在下列技術(shù)領(lǐng)域大量存在傳熱問題動(dòng)力、化工、制冷、建筑、環(huán)境、機(jī)械制造、動(dòng)力、化工、制冷、建筑、環(huán)境、機(jī)械制造、新能源、微電子、核能、航空航天、微機(jī)電系新能源、微電子、核能、航空航天、微機(jī)電系統(tǒng)（統(tǒng)（MEMS）、）、新材料、新材料、

4、軍事科學(xué)與技術(shù)、軍事科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)與生物技術(shù)生命科學(xué)與生物技術(shù) 7/65 在機(jī)械制造熱加工類專業(yè)中在機(jī)械制造熱加工類專業(yè)中,由于工件在制造工由于工件在制造工藝中的加熱、冷卻、熔化和凝固都與熱量傳遞息藝中的加熱、冷卻、熔化和凝固都與熱量傳遞息息相關(guān)，傳熱學(xué)有它特殊的重要性。息相關(guān)，傳熱學(xué)有它特殊的重要性。n 工件溫度場(chǎng)的測(cè)量和控制，不同工作條件，不工件溫度場(chǎng)的測(cè)量和控制，不同工作條件，不同材料性質(zhì)及幾何形狀對(duì)工件溫度場(chǎng)變化的影響，同材料性質(zhì)及幾何形狀對(duì)工件溫度場(chǎng)變化的影響，工藝中缺陷的分析和防止，無不受到熱量傳遞規(guī)律工藝中缺陷的分析和防止，無不受到熱量傳遞規(guī)律的制約，傳熱學(xué)在保證工藝實(shí)施、

5、提高產(chǎn)品質(zhì)量和的制約，傳熱學(xué)在保證工藝實(shí)施、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等方面起著關(guān)鍵作用。產(chǎn)量等方面起著關(guān)鍵作用。三三 熱量傳遞在熱加工工藝中的應(yīng)用熱量傳遞在熱加工工藝中的應(yīng)用8/659/65n.3流動(dòng)場(chǎng)動(dòng)畫3.avi10/65n.3凝固過程動(dòng)畫.avi11/6512/6513/65n.312xt流場(chǎng)動(dòng)畫1.avi14/65n.312xt凝固進(jìn)程動(dòng)畫.avi15/6516/65.3鑄造-氣泡1.avi17/65.3Flow3.avi 為了說明傳熱學(xué)與各專業(yè)主要課程間的關(guān)系，以鑄造為了說明傳熱學(xué)與各專業(yè)主要課程間的關(guān)系，以鑄造專業(yè)的鑄件形成理論這門專業(yè)主要課程為例，作一番專業(yè)的鑄件形成理論這門專業(yè)主要課

6、程為例，作一番考察考察 n 這門課程的任務(wù)是要運(yùn)用基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課的這門課程的任務(wù)是要運(yùn)用基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課的理論知識(shí)來分析鑄件形成過程的基本規(guī)律及有關(guān)理論知識(shí)來分析鑄件形成過程的基本規(guī)律及有關(guān)因素的內(nèi)在聯(lián)系。因素的內(nèi)在聯(lián)系。n 其中相當(dāng)多的內(nèi)容是：分析金屬與鑄型在不同其中相當(dāng)多的內(nèi)容是：分析金屬與鑄型在不同條件下熱量傳遞的特點(diǎn)，鑄件溫度場(chǎng)的確定及其條件下熱量傳遞的特點(diǎn)，鑄件溫度場(chǎng)的確定及其影響因素，討論金屬包括液態(tài)金屬及砂型的熱物影響因素，討論金屬包括液態(tài)金屬及砂型的熱物理性質(zhì)，研究溫度分布在金屬收縮規(guī)律中的作用理性質(zhì)，研究溫度分布在金屬收縮規(guī)律中的作用以及熱裂、熱應(yīng)力、變形、冷裂等缺陷的

7、成因及以及熱裂、熱應(yīng)力、變形、冷裂等缺陷的成因及防止途逕等等，這些內(nèi)容都建筑在傳熱學(xué)的基礎(chǔ)防止途逕等等，這些內(nèi)容都建筑在傳熱學(xué)的基礎(chǔ)之上。之上。 18/65 換句話說，扎實(shí)的傳熱學(xué)基礎(chǔ)，既是學(xué)好本專換句話說，扎實(shí)的傳熱學(xué)基礎(chǔ)，既是學(xué)好本專業(yè)主干學(xué)科的前提，也為消化、吸收和創(chuàng)造新技術(shù)業(yè)主干學(xué)科的前提，也為消化、吸收和創(chuàng)造新技術(shù)準(zhǔn)備了必要的條件，它是一個(gè)合格的熱加工工程師準(zhǔn)備了必要的條件，它是一個(gè)合格的熱加工工程師必須具備的理論素養(yǎng)的重要組成部分。必須具備的理論素養(yǎng)的重要組成部分。 本課程的任務(wù)是結(jié)合熱加工工藝領(lǐng)域中熱量傳本課程的任務(wù)是結(jié)合熱加工工藝領(lǐng)域中熱量傳遞過程的特點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述傳熱學(xué)的基本

8、理論、遞過程的特點(diǎn)，系統(tǒng)地闡述傳熱學(xué)的基本理論、基本知識(shí)，培養(yǎng)一定的分析和計(jì)算技能，為學(xué)習(xí)基本知識(shí)，培養(yǎng)一定的分析和計(jì)算技能，為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程打好理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為認(rèn)識(shí)、專有關(guān)專業(yè)課程打好理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為認(rèn)識(shí)、專業(yè) 發(fā) 展 中 的 新 理 論 、 新 工 藝 創(chuàng) 造 條 件 。業(yè) 發(fā) 展 中 的 新 理 論 、 新 工 藝 創(chuàng) 造 條 件 。四四 學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的19/65五五 傳熱過程分類傳熱過程分類n凡是物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間改變的熱量傳遞過凡是物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間改變的熱量傳遞過程均稱為穩(wěn)態(tài)熱傳遞過程，反之則稱為非穩(wěn)態(tài)熱程均稱為穩(wěn)態(tài)熱傳遞過程，反之則稱為非穩(wěn)態(tài)熱傳遞

9、過程。傳遞過程。n各種物體在持續(xù)不變的運(yùn)行工況下經(jīng)歷的熱傳遞過各種物體在持續(xù)不變的運(yùn)行工況下經(jīng)歷的熱傳遞過程屬于穩(wěn)態(tài)過程，而物體在加熱、冷卻、熔化和凝程屬于穩(wěn)態(tài)過程，而物體在加熱、冷卻、熔化和凝固情況下經(jīng)歷的熱傳遞過程則為非穩(wěn)態(tài)過程。固情況下經(jīng)歷的熱傳遞過程則為非穩(wěn)態(tài)過程。傳熱過程傳熱過程穩(wěn)態(tài)過程穩(wěn)態(tài)過程非穩(wěn)態(tài)過程非穩(wěn)態(tài)過程20/65 采用高等數(shù)學(xué)方法分析熱傳遞過程，總要采用高等數(shù)學(xué)方法分析熱傳遞過程，總要假定所研究的對(duì)象是一個(gè)連續(xù)體，即認(rèn)為所假定所研究的對(duì)象是一個(gè)連續(xù)體，即認(rèn)為所研究對(duì)象內(nèi)各點(diǎn)上的溫度、密度、速度等都研究對(duì)象內(nèi)各點(diǎn)上的溫度、密度、速度等都是空間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)。是空間坐標(biāo)的連續(xù)

10、函數(shù)。 實(shí)際上，只要被研究對(duì)象的幾何尺寸遠(yuǎn)實(shí)際上，只要被研究對(duì)象的幾何尺寸遠(yuǎn)大于分子的平均自由行程，連續(xù)體的假定大于分子的平均自由行程，連續(xù)體的假定即可成立。就本書涉及的內(nèi)容而言，連續(xù)即可成立。就本書涉及的內(nèi)容而言，連續(xù)體的假定都是成立的。體的假定都是成立的。 21/6512熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式 n熱量傳遞基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻熱量傳遞基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射射熱對(duì)流熱對(duì)流熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱輻射熱輻射22/6523/65一、熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱一、熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）heat conduction1.1.定義和特征定義和特征定義：指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩定義：

11、指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體間直接接觸時(shí)，依靠分子、原子及自由電物體間直接接觸時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。物質(zhì)的屬性：物質(zhì)的屬性： 可以在固體、液體、氣體中發(fā)生。可以在固體、液體、氣體中發(fā)生。24/65導(dǎo)熱的特點(diǎn)導(dǎo)熱的特點(diǎn)n必須有溫差必須有溫差n物體直接接觸物體直接接觸n依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量而傳遞熱量n不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移25/6526/652.導(dǎo)熱機(jī)理導(dǎo)熱機(jī)理n氣體：氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的氣體：氣體分子不

12、規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。結(jié)果。n導(dǎo)電固體：自由電子運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)電固體：自由電子運(yùn)動(dòng)。n非導(dǎo)電固體：晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。非導(dǎo)電固體：晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。n液體：很復(fù)雜。液體：很復(fù)雜。27/653 傅里葉公式傅里葉公式: Fourier： 1822年，法國(guó)數(shù)學(xué)家年，法國(guó)數(shù)學(xué)家W tA2mW tAq：熱流量，單位時(shí)間傳遞的熱量熱流量，單位時(shí)間傳遞的熱量 WWq：熱流密度，單位時(shí)間通過單位面積傳熱流密度，單位時(shí)間通過單位面積傳遞的熱量遞的熱量A：垂直于導(dǎo)熱方向的截面積垂直于導(dǎo)熱方向的截面積m221wwttt：平壁兩側(cè)壁溫之差：平壁兩側(cè)壁溫之差 CC)(mW:熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）Thermal

13、conductivity28/65ntq2m/Wnt 為溫度梯度，負(fù)號(hào)表示熱流密度的方向與溫為溫度梯度，負(fù)號(hào)表示熱流密度的方向與溫度梯度的方向相反。即熱量傳遞的方向與溫度升度梯度的方向相反。即熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反。高的方向相反。當(dāng)溫度當(dāng)溫度t沿沿x方向增加時(shí)，方向增加時(shí)，dt/dx0，q0，說明熱量沿說明熱量沿x減小的方向傳遞；反之，減小的方向傳遞；反之，dt/dx0，說明熱量說明熱量沿沿x增加的方向傳遞。增加的方向傳遞。 29/65熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）(Thermal conductivity)W tA/ tA 具有單位溫度差（具有單位溫度差（1K）的單位厚度的

14、物體的單位厚度的物體(1m)，在它的單位面積上在它的單位面積上(1m2)、每單位時(shí)間每單位時(shí)間(1s)的導(dǎo)熱量的導(dǎo)熱量(J)熱導(dǎo)率表示材料導(dǎo)熱能力大小；物性參數(shù)；實(shí)驗(yàn)確定熱導(dǎo)率表示材料導(dǎo)熱能力大??；物性參數(shù)；實(shí)驗(yàn)確定30/65氣體液體非金屬固體金屬;)(398CmW純銅; )(6.0CmW水）（空氣CCmW20 )(026.031/65法國(guó)數(shù)學(xué)家法國(guó)數(shù)學(xué)家Fourier: 法國(guó)拿法國(guó)拿破侖時(shí)代的高級(jí)官員。曾于破侖時(shí)代的高級(jí)官員。曾于1798-1801追隨拿破侖去埃追隨拿破侖去埃及。后期致力于傳熱理論，及。后期致力于傳熱理論，1807年提交了年提交了234頁的論文頁的論文，但直到，但直到1822

15、年才出版。年才出版。32/65例題例題1-1 有三塊分別由純銅（熱導(dǎo)率有三塊分別由純銅（熱導(dǎo)率1=398W/(mK)）、）、黃黃銅（熱導(dǎo)率銅（熱導(dǎo)率2=109W/(mK)）和碳鋼（熱導(dǎo)率和碳鋼（熱導(dǎo)率3=40W/(mK)）制成的大平板，厚度都為制成的大平板，厚度都為10mm，兩側(cè)表面的溫差都維兩側(cè)表面的溫差都維持為持為tw1 tw2 = 50不變，試求通過每塊平板的導(dǎo)熱熱流密不變，試求通過每塊平板的導(dǎo)熱熱流密度。度。解：解： 這是通過大平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，對(duì)于純銅板，這是通過大平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，對(duì)于純銅板， 262w1w11/1099. 101. 0/50398mWttq33/65對(duì)

16、于黃銅板對(duì)于黃銅板 262w1w22/10545. 001. 0/50109mWttq對(duì)于碳鋼板對(duì)于碳鋼板 262w1w32/102 . 001. 0/5040mWttq34/65二、熱對(duì)流二、熱對(duì)流(convection)與對(duì)流換熱與對(duì)流換熱Heated air rises, cools, then falls. Air near heater is replaced by cooler air, and the cycle repeats. 35/65nWhat if coils were atthe bottom? 36/651. 定義與特征定義與特征n定義：流體中（氣體或液體）溫度不同

17、的各定義：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(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱部分之間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。流體中有溫差流體中有溫差 熱對(duì)流必然同時(shí)伴隨著熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流必然同時(shí)伴隨著熱傳導(dǎo)，對(duì)流換熱：對(duì)流換熱： (Convection heat transfer)流體與溫度流體與溫度不同的固體壁間接觸時(shí)的熱量交換過程不同的固體壁間接觸時(shí)的熱量交換過程37/65對(duì)流換熱的特點(diǎn)對(duì)流換熱的特點(diǎn)n對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同，既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同，既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式熱；不是基本傳熱方式n導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在

18、的復(fù)雜熱傳遞過程導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過程n必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差。；也必須有溫差。38/6539/652.分類分類對(duì)流換熱按照不同的原因可分為多種類型對(duì)流換熱按照不同的原因可分為多種類型 是否相變是否相變，分為：有相變的對(duì)流換熱和無相，分為：有相變的對(duì)流換熱和無相變的對(duì)流換熱變的對(duì)流換熱 流動(dòng)原因流動(dòng)原因，分為：強(qiáng)迫對(duì)流換熱和自然對(duì)流，分為：強(qiáng)迫對(duì)流換熱和自然對(duì)流換熱。換熱。流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)，分為：層流和紊流。，分為：層流和紊流。40/653.牛頓冷卻公式（牛頓冷卻公式（1701）W )(fwtthA2mW )(

19、fwtthAq 熱流量熱流量W，單位時(shí)間傳遞的熱量單位時(shí)間傳遞的熱量q2mW 熱流密度熱流密度A2m 與流體接觸的壁面面積與流體接觸的壁面面積wtC 固體壁表面溫度固體壁表面溫度ftC 流體溫度流體溫度 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)Convection heattransfer coefficient hu twAft41/65n表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對(duì)流換熱系數(shù)）表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對(duì)流換熱系數(shù)） （Convection heat transfer coefficient）)(ttAhwC)(mW2 當(dāng)流體與壁面溫度相差當(dāng)流體與壁面溫度相差1度時(shí)、每單位壁面面積上、度時(shí)、每單位壁面面積上、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱

20、量單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量h h是表征對(duì)流換熱過程強(qiáng)弱的物理量是表征對(duì)流換熱過程強(qiáng)弱的物理量n影響影響h因素：流動(dòng)原因、速度、狀態(tài)，流體物性、有無因素：流動(dòng)原因、速度、狀態(tài)，流體物性、有無相變，壁面形狀、大小、位置等。相變，壁面形狀、大小、位置等。42/65例題例題1-2 一室內(nèi)暖氣片的散熱面積為一室內(nèi)暖氣片的散熱面積為3m2，表面溫度為表面溫度為tw = 50，和溫度為和溫度為20的室內(nèi)空氣之間自然對(duì)流換熱的表的室內(nèi)空氣之間自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h = 4 W/(m2K)。試問該暖氣片相當(dāng)于多大試問該暖氣片相當(dāng)于多大功率的電暖氣功率的電暖氣?解：解： 暖氣片和室內(nèi)空氣之間是穩(wěn)

21、態(tài)的自然對(duì)流換熱，暖氣片和室內(nèi)空氣之間是穩(wěn)態(tài)的自然對(duì)流換熱， = Ah(tw tf) = 3m24 W/(m2K)(50-20)K = 360W = 0.36 kW 即相當(dāng)于功率為即相當(dāng)于功率為0.36kW的電暖氣。的電暖氣。 43/65三、熱輻射三、熱輻射（Thermal radiation）1.定義定義物體通過電磁波來傳遞熱量的方式。物體通過電磁波來傳遞熱量的方式。 物體的溫度越高、輻射能力越強(qiáng)物體的溫度越高、輻射能力越強(qiáng)；若物體的種；若物體的種 類不同、表面狀況類不同、表面狀況不同，其輻射能力不同不同，其輻射能力不同輻射換熱：物體間靠熱輻射進(jìn)行的熱量傳遞輻射換熱：物體間靠熱輻射進(jìn)行的熱量

22、傳遞 Radiation heat transfer44/6545/652.輻射換熱的特點(diǎn)輻射換熱的特點(diǎn)不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的存在，在真空中就可以傳遞能量存在，在真空中就可以傳遞能量在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換 物體熱力學(xué)能物體熱力學(xué)能 電磁波能電磁波能 物體熱力學(xué)能物體熱力學(xué)能無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量能、相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量大于低

23、溫物體輻射給高溫物體的能量;總的結(jié)果是熱由總的結(jié)果是熱由高溫傳到低溫高溫傳到低溫46/6547/653.斯蒂芬斯蒂芬-玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律（Stefan-Boltzmann law）黑體：能全部吸收投射到其表面輻射能的物體。黑體：能全部吸收投射到其表面輻射能的物體。 或或稱絕對(duì)黑體。（稱絕對(duì)黑體。（Black body）黑體的輻射能力與吸收能力黑體的輻射能力與吸收能力最強(qiáng)最強(qiáng)Ludwig Boltzmann (1844-1906) committed suicide because he thought his lifes work was in vain. 48/65n黑體向外發(fā)射的輻射

24、能：黑體向外發(fā)射的輻射能：24mW TEbb 絕對(duì)黑體輻射力絕對(duì)黑體輻射力 黑體表面的絕對(duì)溫度（熱力學(xué)溫度）黑體表面的絕對(duì)溫度（熱力學(xué)溫度） 斯蒂芬斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，玻爾茲曼常數(shù)， bET b)K(mW105.6742-8 K49/65n實(shí)際物體輻射能力：低于同溫度黑體實(shí)際物體輻射能力：低于同溫度黑體24mW TEb 實(shí)際物體表面的發(fā)射率（黑度），實(shí)際物體表面的發(fā)射率（黑度），01；與物體的種類、表面狀況和溫度有關(guān)與物體的種類、表面狀況和溫度有關(guān) （Emissivity） 50/65n對(duì)于兩個(gè)相距很近的黑體表面，由于一個(gè)表對(duì)于兩個(gè)相距很近的黑體表面，由于一個(gè)表面發(fā)射出來的能量幾乎完全落到另

25、一個(gè)表面面發(fā)射出來的能量幾乎完全落到另一個(gè)表面上，那么它們之間的輻射換熱量為上，那么它們之間的輻射換熱量為 ：)(4241TTAT1T2F51/6552/65 三種基本熱量傳遞方式由于機(jī)理不同，各自三種基本熱量傳遞方式由于機(jī)理不同，各自遵循不同的規(guī)律，依次分開論述比較相宜。不過遵循不同的規(guī)律，依次分開論述比較相宜。不過應(yīng)該注意到，在工程問題中，有時(shí)也存在兩種熱應(yīng)該注意到，在工程問題中，有時(shí)也存在兩種熱量傳遞基本方式同時(shí)出現(xiàn)的場(chǎng)合。量傳遞基本方式同時(shí)出現(xiàn)的場(chǎng)合。 例如一塊高溫鋼板在廠房中的冷卻散熱，既例如一塊高溫鋼板在廠房中的冷卻散熱，既有輻射換熱方式，也同時(shí)有對(duì)流換熱方式。兩種方有輻射換熱方式

26、，也同時(shí)有對(duì)流換熱方式。兩種方式以并聯(lián)的形式出現(xiàn)，兩種方式散熱熱流量的疊加式以并聯(lián)的形式出現(xiàn)，兩種方式散熱熱流量的疊加總和等于總的散熱熱流量。對(duì)這種場(chǎng)合，就不能只總和等于總的散熱熱流量。對(duì)這種場(chǎng)合，就不能只顧一種方式而遺漏另一種方式。顧一種方式而遺漏另一種方式。53/65 最后應(yīng)當(dāng)指出，傅里葉定律、斯蒂芬玻爾最后應(yīng)當(dāng)指出，傅里葉定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及牛頓冷卻公式對(duì)穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)過程茲曼定律及牛頓冷卻公式對(duì)穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)過程都是適用的。都是適用的。 54/651-3 1-3 傳熱過程與熱阻傳熱過程與熱阻1.傳熱過程：熱量由熱流體通過間壁傳給冷流體傳熱過程：熱量由熱流體通過間壁傳給冷流體的過程。的

27、過程。傳熱過程通常由導(dǎo)熱、熱傳熱過程通常由導(dǎo)熱、熱對(duì)流、熱輻射組合形成對(duì)流、熱輻射組合形成tkA55/65導(dǎo)熱導(dǎo)熱對(duì)流對(duì)流輻射輻射對(duì)流對(duì)流t為熱流體與冷流體間的平均溫差；為熱流體與冷流體間的平均溫差；k 為傳熱系數(shù)為傳熱系數(shù)，W/( oC)。在數(shù)值上，傳熱系數(shù)在數(shù)值上，傳熱系數(shù)等于冷、熱流體間溫差等于冷、熱流體間溫差=1 oC、傳熱面積傳熱面積A1 m2時(shí)的熱流量值，是一個(gè)表征傳熱過程強(qiáng)烈程度時(shí)的熱流量值，是一個(gè)表征傳熱過程強(qiáng)烈程度的物理量。傳熱過程越強(qiáng)，傳熱系數(shù)越大，反的物理量。傳熱過程越強(qiáng)，傳熱系數(shù)越大，反之則越弱。之則越弱。56/65假設(shè)假設(shè)傳熱過程處于穩(wěn)態(tài)：傳熱過程處于穩(wěn)態(tài)：屋內(nèi)熱空氣的熱量通過墻壁和屋內(nèi)熱空氣的熱量通過墻壁和保溫層傳遞給屋外冷空氣，這保溫層傳遞給屋外冷空氣，這個(gè)過程就屬于傳熱過程。個(gè)過程就屬于傳熱過程。若屋內(nèi)空氣溫度為若屋內(nèi)空氣溫度為tf1，屋外的空氣溫度為屋外的空氣溫度為tf2，傳熱溫差傳熱溫差= tf1- tf2。若屋內(nèi)對(duì)流和輻射總換熱系若屋內(nèi)對(duì)流和輻射總換熱系數(shù)為數(shù)為 ，屋外側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)為，屋外側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)為 ，墻壁，墻壁、保溫層的厚度分別為、保溫層的厚度分別為 和和 ，墻