傳熱學簡要知識點

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上傳熱學是研究熱量傳遞過程規(guī)律的科學。 熱量傳遞過程是由導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射三種基本熱傳遞方式組成。 導(dǎo)熱又稱熱傳導(dǎo)，是指物體各部分無相對位移或不同物體之久而接觸是依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進行的熱量傳遞現(xiàn)象。 導(dǎo)熱系數(shù)是指單位厚度的物體具有單位溫度差時，在它的單位面積上每單位時間得到熱量。它表示材料導(dǎo)熱能力的大小。 只依靠流體的宏觀運動傳遞熱量的現(xiàn)象稱為熱對流。 流體與固體壁直接接觸時所發(fā)生的熱量傳遞過程，稱為對流換熱。 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是指單位面積上，流體與壁之間在單位溫差下及單位時間內(nèi)所傳遞的

2、熱量。 h的大小表達了對流換熱過程的強弱程度. 物體表面每單位時間、單位面積對外輻射的熱量稱為輻射力。其大小與物體表面性質(zhì)及溫度有關(guān)。 物體靠輻射進行的熱量傳遞稱為輻射換熱。 輻射換熱特點：熱輻射過程中伴隨著能量形式轉(zhuǎn)換(物體內(nèi)能電磁波能物體內(nèi)能)；不需要冷熱物體直接接觸；不論溫度高低，物體都在不停的相互發(fā)射電磁波能，相互輻射能量。 K稱為傳熱系數(shù)，它表明單位時間、單位壁面積上，冷熱流體間溫差為1C時所傳遞的熱量，反映傳熱過程的強弱. 導(dǎo)熱理論基礎(chǔ) 溫度場是指某一時刻空間所有各點溫度的總稱。 溫度場不隨時間變化而變

3、化，稱為穩(wěn)態(tài)溫度場。具有穩(wěn)態(tài)溫度場的導(dǎo)程叫穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。溫度場隨時間變化的導(dǎo)熱過程叫做非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。 同一時刻，溫度場中所有溫度相同的點連接所構(gòu)成的面叫做等溫面。不同的等溫面與同一平面相交，則在此平面上構(gòu)成的一簇曲線，稱為等溫線。 自等溫面上某點到另一個更等溫面，以該點法線方向的溫度變化率為最大。以該點法線方向為方向，數(shù)值也正好等于這個最大的溫度變化率的矢量稱為溫度梯度。 單位時間單位面積上所傳遞的熱量稱為熱流密度。 凡平均溫度不高于350C、導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12W/（m.K）的材料稱為保溫材料。常見的保溫材料有石棉，巖棉，礦渣棉，微孔硅酸鈣，苯板，泡沫塑料

4、，珍珠巖。 用單位體積單位時間內(nèi)所發(fā)出的熱量表示內(nèi)熱源強度。 第一類邊界條件是已知任何時刻物體邊界面上的溫度值。 第二類邊界條件是已知任何時刻物體邊界面上的熱流密度。 第三類邊界條件是已知邊界面周圍流體溫度Tf和邊界面與流體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h. 滲透厚度：它是伴隨時間而變化的，它反映在所考慮的時間范圍內(nèi)，界面上熱作用的影響所波及的厚度。（若滲透厚度小于本身厚度，這時可以認為無題詩無限大物體） 第二章 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 管道外側(cè)覆蓋保溫層時，必須注意，如果管道外徑d2小于臨界熱絕緣直徑dc，保溫層外徑dx在d2和d3范圍內(nèi)

5、，管道的傳熱量ql反而比沒有保溫層時更大，直到保溫層直徑大于d3時，才開始起到保溫層減少熱損失的作用。由此可見，只有當管道外徑大于d2大于臨界熱絕緣直徑dc時覆蓋保溫層才肯定能有效的起到減少熱損失的作用。 肋片效率等于實際與理想散熱量之比。 第三章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度的三個變化階段：不規(guī)則變化階段，正常規(guī)則變化階段，新的穩(wěn)態(tài)階段。 畢渥準則：Bi=h&/入，它表示物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻&/入與物體表面對流換熱熱阻1/h的比值。 當Bi<0.1時，平壁中心溫度與表面溫度的差別小于等于5%，溫度接近均勻一致。

6、60;當Bi<0.1時，可近似的認為物體的溫度是均勻的，這種忽略內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻，認為物體溫度均勻一致的分析方法稱為集總參數(shù)法。 時間常數(shù)越小表示測溫元件越能迅速的反映流體溫度變化。 工程上把室外空氣與太陽輻射兩者對圍護結(jié)構(gòu)的共同作用，用一個假想的溫度Te來衡量，這個Te稱為綜合溫度。 S稱為材料的蓄熱率，它表示當物體表面溫度波振幅為1C時，導(dǎo)入物體的最大熱流密度。 松木蓄熱率小，從皮膚吸取的熱量少，所以使人感到松木表面比混凝土表面暖和。  第五章 對流換熱分析 流體與固體壁直接接觸時所發(fā)生的熱量傳遞過程，稱為對

7、流換熱 流體在壁面流動原因：一種是因為各部分溫度不同而引起的密度差異所產(chǎn)生的流動，稱為自然對流。另一種是外力，如泵、風機、液面高差等作用產(chǎn)生的流動，稱為受迫對流 在一定條件下，流體在換熱過程中會發(fā)生相變，這時換熱稱為相變換熱。 若兩對流換熱現(xiàn)象相似，它們的溫度場、速度場、黏度場、導(dǎo)熱系數(shù)場、壁面幾何形狀都應(yīng)分別相似，即在對應(yīng)瞬間對應(yīng)點各物理量分別成比例。 所謂同類現(xiàn)象是指那些用相同形式和內(nèi)容的微分方程式所描述的現(xiàn)象。 必須同類現(xiàn)象才能談相似 由于描述現(xiàn)象的微分方程式的制約，物理場的相似倍數(shù)間有特定的制約關(guān)系，體現(xiàn)這種制約關(guān)系，是相似原

8、理的核心 注意物理量的時間性和空間性。 彼此相似的現(xiàn)象，他們的同名相似準則必定相等。（Nu,Re,Pr） 雷諾準則：平板Re=ul/v， （u為流體流，l為板長，v為運動黏度）  Re=ud/v（ d為管的直徑） Re的大小能反映流態(tài)。 普朗特準則：Pr=v/a（v為運動黏度，a為熱擴散率） Pr反映了流體的動量傳遞能力與熱量傳遞能力的相對大小。 努謝爾特準則：Nu=hl/入  Nu反映對流換熱的強弱。 格拉曉夫準則：顯示自然對流流態(tài)對換熱的影響。

9、0;判別相似條件：凡同類現(xiàn)象，單值條件相似，同名的已定準則相等，現(xiàn)象必定相似。 影響對流換熱的一般因素：1，流動的起因和流動的狀,2，流體的熱物理性質(zhì)3，流體的相變4，換熱表面的集合因素。 流動邊界層的特性：1，邊界層極薄2，在邊界層內(nèi)存在較大的速度梯度3，邊界層流態(tài)與紊流邊界層機考壁處仍將是層流，成為層流底層4.流場可劃分為主流區(qū)和邊界階層區(qū)5，壓強梯度僅沿x方向變化。 第六章 通過接觸面的傳熱 影響接觸面熱阻的因素：1，粗超度熱阻2，壓力熱阻3，材料硬度匹配程度4，空隙中介質(zhì)的導(dǎo)熱 導(dǎo)熱介質(zhì)熱阻。 第八章 &#

10、160; 熱輻射的基本定律 物質(zhì)有分子、原子、電子等基本粒子組成，當原子內(nèi)部的電子受激和振動時，產(chǎn)生交替變化的電場和磁場，發(fā)射電磁波向空間傳播，這就是輻射。 由于自身溫度或熱運動的原因而激發(fā)產(chǎn)生的電磁波傳播，就稱為熱輻射。 熱輻射特點：1）不依賴物體接觸而進行熱量傳遞2）輻射換熱過程伴隨著能量形式的兩次轉(zhuǎn)化（熱力學能-電磁波能-熱力學能）3）一切物體只要其溫度T>0K,都會不斷地發(fā)射熱射線4)可在真空中進行5）具有強烈的方向性6）輻射能有溫度和波長有關(guān)7）發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。 如果物體能全部吸收外來射線，即a=1,由于可見光亦被吸

11、收而不被反射，入眼所見到的顏色上呈現(xiàn)為黑色，故這種物體被定義為黑體 如物體能全部反射外界投射過來的射線，即P=1，由于可見光全部被反射，顏色上呈現(xiàn)為白色，故這種物體成為白體。 如果外界投射過來的射線能夠全部穿透，即t=1，則這種物體稱為透明體。 在某給定輻射方向上，單位時間、單位可見輻射面積、在單位立體角內(nèi)所發(fā)射全部波長的能量稱為定向輻射強度。 在某給定輻射方向上，在單位時間、物體單位輻射面積、在單位立體角內(nèi)所發(fā)射全部波長的能量稱為定向輻射力 單位時間內(nèi)、物體單位輻射面積向半球空間內(nèi)所發(fā)射全部波長的總能量稱為輻射力。 單位時間內(nèi)、物體

12、單位輻射面積、在波長入附近的單位波長間隔內(nèi)，向半球空間所發(fā)射的能量稱光譜輻射力 實際物體的輻射力與同溫度黑體的輻射力之比稱為該物體的發(fā)射率 第九章 輻射換熱計算 角系數(shù)表示離開表面的輻射能中直接落到另一表面分數(shù)，僅取決于表面的大小和相對位置 角系數(shù)的性質(zhì)：相對性，完整性，分解性。 減少表面間輻射換熱的有效方法是采用高反射比的表面涂層，或在表面間加設(shè)遮熱板，這類有效措施稱為輻射隔熱。 氣體輻射特點：1，氣體的輻射和吸收具有明顯的選擇性。2，氣體的輻射和吸收在整個氣體容積中進行輻射的強弱程度和穿過氣體的錄成績氣體的溫度和分壓有關(guān)

13、。              第十章 傳熱和換熱器 記住P268 對流與輻射并存的換熱稱為“復(fù)合換熱” 增強傳熱方法： 1。擴展傳熱面積 2.改變流動狀況3.改變流體物性4.改變表面狀況5.改變換熱面形狀和大小 6.改變能量傳遞方式7.靠外力產(chǎn)生振蕩，強化化熱 削弱傳熱原則：1.覆蓋熱絕緣材料2.改變表面狀況和材料結(jié)構(gòu)  削弱傳熱的目的：減少熱設(shè)備及其管道的熱損失節(jié)省能源，保持溫度積滿足生活和生產(chǎn)的需要；以及保護設(shè)