《傳熱學(xué)基礎(chǔ)》詳細(xì)考核大綱

1、同學(xué)們復(fù)習(xí)傳熱學(xué)基礎(chǔ)部分考核大綱整理出來了，大家結(jié)合課本及平時(shí)筆記好好復(fù)習(xí)，預(yù)祝同學(xué)們能考出好成績(jī)！第一及第二章復(fù)習(xí)提要：1、需要掌握的概念包括：熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射、溫度場(chǎng)、溫度梯度、傅里葉定律、導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流換熱系數(shù)、熱流、熱流密度、線熱流密度、熱阻、面積熱阻、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程、泊松方程、接觸熱阻、復(fù)合平壁、內(nèi)熱源、熱源強(qiáng)度、形狀因子等。溫度場(chǎng)：某一時(shí)刻物體中所有各點(diǎn)溫度分布的總稱稱為溫度場(chǎng)。溫度梯度：溫度差A(yù)t與沿法線方向兩等溫面之間的距離n的比值的極限，叫溫度梯度，即gradt=lim（蘭）二-n。AnTOAndn導(dǎo)熱系數(shù)：由傅立葉定律中九=1q1得到的比例系數(shù)稱為熱導(dǎo)率，它是當(dāng)物體內(nèi)溫Qt

2、|-nIQn度降度為1K/m時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)，通過單位面積所傳導(dǎo)的熱量，或者說單位溫度梯度作用下物體內(nèi)所產(chǎn)生的熱流密度矢量的模。對(duì)流換熱系數(shù)：又稱為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，它是由牛頓冷卻公式q=hAt得到的比例系數(shù)，單位為W/(m2K)。熱流：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某一給定面積的熱量，用表示，單位為W。熱流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)經(jīng)過單位面積所傳遞的熱流量，用q表示，單位為W/m2。線熱流密度：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的熱流量，用qi表示，單位為W/m。傅里葉定律：在導(dǎo)熱過程中，單位時(shí)間內(nèi)通過給定截面的導(dǎo)熱量，正比于垂直該截面方向上的溫度變化率和截面面積，而熱量傳遞的方向與溫度升高的方向相反。At熱阻：熱轉(zhuǎn)移過程的阻力，用R表示，單

3、位為K/W,公式為R-穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程：物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而改變的熱傳遞過程稱為穩(wěn)態(tài)熱傳遞過程，用公式、亠、2L=0表達(dá)就是Qp。非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程則與之相反。泊松方程：泊松方程是常物性、穩(wěn)態(tài)、三維且有內(nèi)熱源問題的溫度場(chǎng)控制方程式。用公式表亠曰+02t+=0達(dá)就疋cX2dy2dz2九或者九接觸熱阻：兩物體表面在接觸面上只有部分點(diǎn)接觸，層與層之間有一薄層空氣隙存在而形成RAt的附加熱阻，這種熱阻稱為接觸熱阻，用公式表達(dá)就是R=-c。減少接觸熱阻的方法包括:在圓管上纏繞金屬環(huán);在界面處敷設(shè)導(dǎo)熱系數(shù)比空氣大得多的導(dǎo)熱油;施以一定壓力，加大接觸面積，趕走氣體；在接觸面上襯以銅箔、銀箔之類導(dǎo)熱性能優(yōu)良的材料

4、。復(fù)合平壁：無論沿寬度或厚度方向都疋由非勻質(zhì)材料所組成的平壁，稱為復(fù)合平壁。內(nèi)熱源：又稱為熱源強(qiáng)度，是指單位時(shí)間單位體積所釋放（吸收）的熱量，用表示，單位為W/m3。形狀因子：兩個(gè)等溫面間導(dǎo)熱熱流量可以表示成統(tǒng)一的形式：二九s（ti-12，其中s與導(dǎo)熱物體的形狀及大小有關(guān)，稱為形狀因子。2、填空、選擇等需要注意的單位包括導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流換熱系數(shù)、熱流、熱流密度、熱阻、面積熱阻、熱源強(qiáng)度（內(nèi)熱源）。3、計(jì)算需要掌握的公式包括單層平壁的熱流導(dǎo)熱公式、單層平壁的熱阻公式計(jì)算、多層平壁的熱流導(dǎo)熱公式、多層平壁熱阻公式、單層圓筒壁熱流導(dǎo)熱公式、單層圓筒壁的熱阻公式、多層圓筒壁熱流導(dǎo)熱公式、多層圓筒壁的熱阻

5、公式（以上公式都包括導(dǎo)熱系數(shù)是變量和常物性情況，多層計(jì)算主要是重視雙層問題）、復(fù)合平壁的化簡(jiǎn)及熱阻和熱流計(jì)算、牛頓冷卻公式等，對(duì)于含內(nèi)熱源的計(jì)算只需了解，對(duì)于多維導(dǎo)熱公式更是作一般性了解。幣九A（t八A單層平壁導(dǎo)熱公式：（t12），單層平壁的形狀因子為廠，除了記住導(dǎo)熱的公式,還要記住它們的變換形式，比如求導(dǎo)熱系數(shù)，求厚度及求溫差等。多層平壁的導(dǎo)熱公式：31n+1i15n2兀九/(tt)單層圓筒壁導(dǎo)熱公式：ln(2)ln()多層圓筒壁導(dǎo)熱公式：1n+11d4、簡(jiǎn)答題及填空還有判斷部分要注意包括傳熱學(xué)是研究什么樣的問題，傅里葉公式里熱流方向與溫度梯度方向之間的關(guān)系，導(dǎo)熱系數(shù)跟什么因素有關(guān)，會(huì)判斷一

6、般什么物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)大，什么物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)小，導(dǎo)熱系數(shù)跟熱阻是什么關(guān)系，當(dāng)熱阻與溫度成線性關(guān)系時(shí)，沿平壁導(dǎo)熱有什么規(guī)律，如何理解接觸熱阻，接觸熱阻跟哪些因素有關(guān)，如何減小接觸熱阻，如何理解一維穩(wěn)態(tài)和二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，它們的異同在什么地方，特別是要吃透“穩(wěn)態(tài)”到底是怎么回事，如何理解有內(nèi)熱源的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的特點(diǎn)。第三章對(duì)流傳熱復(fù)習(xí)提要：1、需要掌握的概念包括：牛頓冷卻公式、強(qiáng)制對(duì)流、自然對(duì)流、層流、湍流、相似原理、雷諾數(shù)、努塞爾數(shù)、普朗特?cái)?shù)、均勻熱流、均勻壁溫、定性溫度、當(dāng)量直徑、橫掠單管、流動(dòng)脫體、叉排、順排。強(qiáng)制對(duì)流：由于外部動(dòng)力源造成的流體流動(dòng)。自然對(duì)流：由于流體各部分溫度不均勻而使內(nèi)部出現(xiàn)密度差造成

7、流體的浮升而引起的對(duì)流換熱現(xiàn)象稱為對(duì)流換熱。層流：流體微團(tuán)沿著主流方向作有規(guī)則的分層流動(dòng)。湍流：流體各部分發(fā)生劇烈的混合。相似原理：兩個(gè)同類的物理現(xiàn)象如果在相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對(duì)應(yīng)成比例，則稱兩現(xiàn)象彼此相似，這就是相似原理。雷諾數(shù)：它是慣性力與粘性力之比的一種度量。u為流體流速，l為特征長(zhǎng)度，V為流體的動(dòng)力粘度。Nu努塞爾數(shù)：壁面上流體的無量綱溫度梯度。hl,h為對(duì)流換熱系數(shù)，九為流體的導(dǎo)熱系數(shù)，1為特征長(zhǎng)度。定性溫度：在工程計(jì)算中經(jīng)驗(yàn)地按某一特征溫度來確定物性參數(shù)，并把物性參數(shù)作為常量處理。這一特征溫度稱為定性溫度。選擇有三種方案：流體的平均溫度廠，壁面的平均溫度f廠，流體及壁

8、面的平均溫度X2（f+tw）。wfw橫掠單管：流體沿著垂直于管子軸線的方向流過管子表面。流動(dòng)脫體：流體橫掠管道時(shí)，流體從邊界層內(nèi)緣脫離壁面而形成的脫體稱為流動(dòng)脫體。2、簡(jiǎn)答題及填空還有判斷部分要注意包括影響對(duì)流換熱的因素、流體的流動(dòng)狀態(tài)分類、影響對(duì)流換熱系數(shù)的物性參數(shù)、流動(dòng)邊界層厚度、近壁面處換熱微分方程表達(dá)式及其意義、相似原理的充要條件、雷諾數(shù)Re、努塞爾數(shù)Nu、普朗特?cái)?shù)Pr的公式表達(dá)、管槽內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流局部傳熱系數(shù)的特點(diǎn)（層流和湍流，會(huì)用曲線表達(dá)）、均勻熱流和均勻壁溫條件下流體截面平均溫度及管壁溫度的變化情況、高雷諾數(shù)及低雷諾數(shù)條件下流體產(chǎn)生脫體的角度位置及局部換熱系數(shù)變化特點(diǎn)、叉排和順排的優(yōu)

9、缺點(diǎn)及影響平均換熱性能因素。影響對(duì)流換熱因素：流體流動(dòng)的起因；流體有無相變、流體的流動(dòng)狀態(tài)、換熱表面的幾何因素、流體的物理性質(zhì)等。流體的流動(dòng)狀態(tài)依據(jù)雷諾數(shù)不同進(jìn)行分類，當(dāng)ReV2300，層流；Re>104，湍流；界于之間為過渡區(qū)。影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的物性參數(shù)包括u、P、耳、九、Cp、個(gè)、f以及各參數(shù)的代表意義，u為流體速度，1為換熱表面的特征長(zhǎng)度，p為流體密度，n為動(dòng)力粘度，入為導(dǎo)熱系數(shù)C為定P壓熱容，tw、tf分別為壁面溫度和流體溫度，則h=f（u、p、6九、Cp、個(gè)、f）。流動(dòng)邊界層：流體在固體表面附近流速發(fā)生劇烈的變化的薄層稱為流動(dòng)邊界層，其厚度通常以離開壁面流速達(dá)到主流速度99%處

10、的距離y。近壁面處換熱微分方程表達(dá)式及其意義為hAt一九詈I。即力一令|yI。，它把對(duì)流換熱系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)及流體的溫度場(chǎng)聯(lián)系起來。判斷兩個(gè)同類現(xiàn)象相似的條件：（1）同名的已定特征數(shù)相等；（2）單值性條件相似：初始條件；邊界條件；幾何條件；物理?xiàng)l件。管槽內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流局部傳熱系數(shù)的特點(diǎn)：層流：入口處局部對(duì)流換熱系數(shù)最大，而后沿主流方向逐漸降低，至充分發(fā)展段時(shí)達(dá)到穩(wěn)定值。（圖略）湍流：入口處局部對(duì)流換熱系數(shù)最大，沿主流方向逐漸降低，而后由于湍流的擾動(dòng)與混合使局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有所提高，再逐漸趨向一個(gè)穩(wěn)定值。均勻熱流條件下流體截面平均溫度及管壁溫度的變化：截面平均溫度及管壁溫度均逐漸增大，它們的差值在入口

11、段逐漸增大，至充分發(fā)展段差值趨向穩(wěn)定值。均勻壁溫條件下流體截面平均溫度及管壁溫度的變化：壁面溫度恒定不變，流體溫度從入口處逐漸增大，與壁面溫度差值逐漸變小，直至達(dá)到穩(wěn)定值。對(duì)于常規(guī)流體的Dittus-Boe1ter公式修正分別要從變物性影響的修正、入口段的影響修正及非圓形截面的槽道修正。高雷諾數(shù)及低雷諾數(shù)條件下流體產(chǎn)生脫體的角度位置：高雷諾數(shù)Re>l.尿105:大約140°；低雷諾數(shù)10vReW1.5X105：80-85°，當(dāng)Re<10時(shí)，不可能產(chǎn)生流動(dòng)脫體，圖形參看筆記，在此略。叉排和順排的優(yōu)缺點(diǎn)：叉排：熱量交換強(qiáng)度大，但所受的阻力大，且不易清洗；順排：熱交換

12、強(qiáng)度弱，但易于清洗。影響叉排及順排的因素：雷諾數(shù)Re、普朗特?cái)?shù)Pr、叉排或順排性質(zhì)、管間距、管排數(shù)等。3、計(jì)算需要掌握的公式包括雷諾數(shù)Re、努塞爾數(shù)Nu及其變換后的公式表達(dá)、常規(guī)流體的修正關(guān)聯(lián)式表達(dá)、順排及叉排修正關(guān)聯(lián)式表達(dá)及運(yùn)用。g流體叉排及順排局部換熱系數(shù)修正表達(dá)式：,與管排數(shù)有關(guān)，當(dāng)管排數(shù)nV16時(shí)需要進(jìn)行修正，當(dāng)n±16時(shí)，公式不需要修正，此時(shí)對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)跟管排數(shù)多少無關(guān)。第四章輻射傳熱復(fù)習(xí)提要：1、需要掌握的概念包括：熱輻射、黑體、白體、透體、輻射力、光譜輻射力、角系數(shù)、角系數(shù)的完整性、黑度、灰體、光譜吸收比、表面吸收率。熱輻射：物體由于受熱而產(chǎn)生電磁波輻射稱為熱輻

13、射。黑體、白體、透體分別是物體的吸收比、反射比、透射比分別滿足°二1;P二聽二1的物體輻射力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)物體的單位面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的全部波長(zhǎng)的輻射能的總量，稱為輻射力，常用單位為W/m2。光譜輻射力：又稱為單色輻射力，是指物體在單位時(shí)間、單位面積向半球空間所有方向發(fā)射波長(zhǎng)從入至I入+d入?yún)^(qū)間的輻射能量，其單位為W/m3。立體角：它是以立體角的角端為中心，作一半徑為r的半球，將半球表面上被立體角所切割的面積Ac除以半徑r2的度量，用Sr表示。角系數(shù)：一物體表面發(fā)出的輻射能中落至另一物體表面的百分?jǐn)?shù)稱為一物體對(duì)另一物體的角系數(shù)。角系數(shù)完整性：X+X+X+.+X=11,11,

14、21,31,n；自身角系數(shù)特點(diǎn)：當(dāng)物體為非凹面（平面或凸面）時(shí)，X11=0，否則X工0。黑度：物體的輻射力E與同溫度下黑體的輻射力Eb之比稱為黑度。b灰體：指在熱輻射分析中，把光譜吸收比與波長(zhǎng)無關(guān)的物體稱為灰體。也就是EEEEHHH.=皿=£EEEEbX1bkn光譜吸收比：物體吸收某一特定波長(zhǎng)輻射能的百分?jǐn)?shù)稱為光譜吸收比。表面吸收率：投射到物體表面上的輻射能被其吸收的百分比，稱為表面吸收率。2、填空、選擇等需要注意的單位包括輻射力、光譜輻射力。3、計(jì)算需要掌握的公式包括斯蒂芬-波爾茲曼定律及其修正公式、波段內(nèi)黑體輻射公式運(yùn)用、兩物體角系數(shù)相對(duì)性關(guān)系式、角系數(shù)完整性公式表達(dá)、兩黑體輻射

15、熱流公式表達(dá)、兩灰體輻射熱流公式表達(dá)、兩平行大平板灰體系統(tǒng)發(fā)射率、任意角度兩灰體系統(tǒng)發(fā)射率。斯蒂芬-波爾茲曼定律：E=QT4或者E=a（召）4b0b0100波段內(nèi)黑體輻射公式：佇）=Fb（0_x廠4（0_入）求解步驟：先求出入T,查Fb（0-）然后得出結(jié)果?；鶢柣舴蚨山沂玖藢?shí)際物體吸收比與發(fā)射率之間關(guān)系的規(guī)律：在熱平衡條件下,任何物體的自身輻射和它來自黑體輻射的吸收比的比值,恒等于同溫度下黑體的輻射力即Eaa12曠。或者說熱平衡條件下，任意物體對(duì)黑體投入輻射的吸收比等nE（"Y尸于同溫度下該物體的發(fā)射率。即=E，對(duì)于灰體，條件沒那么苛刻了。另外還要b注意假設(shè)告訴了反射比的話，該如何

16、計(jì)算吸收比和發(fā)射率。遵守蘭貝特定律的輻射，數(shù)值上其輻射力等于定向輻射強(qiáng)度的n倍。兩物體角系數(shù)相對(duì)性關(guān)系式：XA=XA1,212,12兩黑體表面封閉系統(tǒng)的輻射傳熱的凈輻射熱流公式：AEXAEX1,21b11,22b22,1有效輻射：指單位時(shí)間內(nèi)離開表面單位面積的總輻射能，記為J。有效輻射公式表達(dá)：J=8E+PG=sE+(1a)G=Eb_(-_1)q對(duì)于漫灰物體組成的二維封閉系統(tǒng)表面1，2的輻射傳熱量為E_Eb1-1AJXAJX亠111,2222,11_-11_-1+2-AAX-A1111,2221，2-AX(E_E)11,2b1b2(T、4(T、1_21100丿1100丿14，其中11+1-12

17、對(duì)該公式的討論詳見書本P407-P408，切記要滿足非凹平面的要求。兩平行相對(duì)灰體輻射熱流密度公式：q=-C0討論：-1-2-<1當(dāng)-1T1，82T1，-T11-8輻射表面熱阻A81及輻射空間熱阻丁一ii,j遮熱板：指插入兩個(gè)輻射傳熱表面之間用以削弱輻射傳熱的薄板。遮熱板只能削弱傳熱，不能強(qiáng)化傳熱。4、簡(jiǎn)答題及填空題需要注意包括：熱輻射的特點(diǎn)、電磁波分類、熱輻射的條件、熱輻射的本質(zhì)及傳播機(jī)理、普朗克定律研究的內(nèi)容、如何理解普朗克定律（會(huì)作圖）、蘭貝特定律研究的內(nèi)容、基爾霍夫定律研究的內(nèi)容、自身角系數(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)發(fā)射率的理解。熱輻射特點(diǎn)：熱輻射的能量傳遞不需要其他介質(zhì)存在，而且在真空中傳遞的

18、效率最高；在物體發(fā)射與吸收輻射能的過程中發(fā)生了電磁能與熱能兩種能量形式的轉(zhuǎn)換。電磁波分類：短波段：X射線、Y射線、宇宙射線：中內(nèi)層電子的躍遷或原子核內(nèi)部發(fā)射高能粒子；中波段：紫外線、可見光、紅外線?？梢姽饧凹t外線是由原子的中外層電子的躍遷產(chǎn)生。長(zhǎng)波段：無線電波、雷達(dá)波。熱輻射的本質(zhì)：波粒二象性：宏觀角度：熱輻射是電磁波以波的形式傳遞能量的過程，從微觀角度：熱輻射不是連續(xù)分布在空間，而是量子化的，輻射能有一最小單位即光量子或光子也就是光同時(shí)具有波動(dòng)性與微粒性。普朗克定律研究的內(nèi)容：從Eb入、Eb、入m三角度分析。蘭貝特定律給出了黑體輻射能按空間方向分布的規(guī)律?；鶢柣舴蚨蓛?nèi)容及推論。第五章復(fù)合傳熱1、需要掌握的概念：復(fù)合傳熱、傳熱過程、臨