热工基础-4-(1)-传热-三种基本方式
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建筑物理基本知识
建筑热工基础简介
传热学基本知识
热量传递的三种基本方式： 热传导：在固体内部或直接接触的固体之间的热传 递过程。 热对流：对流是固体表面与气体或液体之间的热传 递过程。 热辐射：辐射是两个固体之间通过热辐射进行的热 传递。 自然界中所有的传热均由这三种方式相互组合而成。
热传导与导热系数
太阳辐射
各月大气层外边界太阳辐射照度
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
辐射 照度 1405 1394 1378 1353 1334 1316 1308 1315 1330 1350 1372 1392 W/m2
大气层外太阳辐射照度1月1日最大，为 1405W/m2，7月1日最小，为1308W/m2，相差约7%。 计算太阳辐射时，如果按月份取不同的数值，可达 到比较高的精度。
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、 原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的的热 能传递称为热传导,简称导热。
t q n
导热系数是指当温度梯度为1℃/m时，在单位时 间内通过单位面积的导热量。导热系数大，表明材料 的导热能力强。
对流换热与对流换热系数
对流换热是固体表面与气体或液体之间的热传递 过程。在建筑门窗幕墙热工计算中所涉及的主要是 空气沿围护结构表面流动时，与壁面之间所产生的 热交换过程。
寒冷地区
夏热冬冷地区
夏热冬暖地区
福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州 、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州
固体在空气环境下的传热主要是通过与周围的空气 进行表面换热，可认为是自然对流状态的表面换热。 一般情况下，不均匀温度场仅发生在靠近固体的薄 层之内。在贴附固体处，空气温度等于固体表面温 度tw ,在远隔固体表面的方向上逐渐上升或降低，最 终接近空气温度t in。
传热学基本知识
热量传递的三种基本方式： 热传导：在固体内部或直接接触的固体之间的热传 递过程。 热对流：对流是固体表面与气体或液体之间的热传 递过程。 热辐射：辐射是两个固体之间通过热辐射进行的热 传递。 自然界中所有的传热均由这三种方式相互组合而成。
热传导与导热系数
太阳辐射
各月大气层外边界太阳辐射照度
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
辐射 照度 1405 1394 1378 1353 1334 1316 1308 1315 1330 1350 1372 1392 W/m2
大气层外太阳辐射照度1月1日最大，为 1405W/m2，7月1日最小，为1308W/m2，相差约7%。 计算太阳辐射时，如果按月份取不同的数值，可达 到比较高的精度。
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、 原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的的热 能传递称为热传导,简称导热。
t q n
导热系数是指当温度梯度为1℃/m时，在单位时 间内通过单位面积的导热量。导热系数大，表明材料 的导热能力强。
对流换热与对流换热系数
对流换热是固体表面与气体或液体之间的热传递 过程。在建筑门窗幕墙热工计算中所涉及的主要是 空气沿围护结构表面流动时，与壁面之间所产生的 热交换过程。
寒冷地区
夏热冬冷地区
夏热冬暖地区
福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州 、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州
固体在空气环境下的传热主要是通过与周围的空气 进行表面换热，可认为是自然对流状态的表面换热。 一般情况下，不均匀温度场仅发生在靠近固体的薄 层之内。在贴附固体处，空气温度等于固体表面温 度tw ,在远隔固体表面的方向上逐渐上升或降低，最 终接近空气温度t in。
热工基础知识
一、传热基本方式
① 导热的特点 A 必须有温差 B 物体直接接触 C 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动 而传递热量 D 不发生宏观的相对位移
一、传热基本方式
②导热机理 气体： 气体：导热是气体分子不规则热运动时相 互碰撞的结果，温度升高，动能增大， 互碰撞的结果，温度升高，动能增大，不 分子相互碰撞， 同能量水平的 分子相互碰撞，使热能从高 温传到低温处。 温传到低温处。
一、传热基本方式
对流换热特点 对流换热与热对流不同，既有热对流，也 有导热； 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运 动；也必须有温差
一、传热基本方式
4） 对流换热的基本规律 < 牛顿冷却公式 > ） 流体被加热时： 流体被加热时： 流体被冷却时： 流体被冷却时
Φ = t
1
δ
A
−
t
2
=
λ
∆ R
t
λ
一、传热基本方式
单位热流密度
q =
t1 − t 2
δ λ
∆ t = rλ
δ Rλ = Aλ
导热热阻
δ rλ = λ
单位导热热阻
Φ=
λ ∆tA δ
一、传热基本方式
λ— 比例系数，称为导热系数或热导率，其 意义是指单位厚度的物体具有单位温度差 时，在它的单位面积上每单位时间的导热 量，它的国际单位是 W／( m·K)。它表示材 料导热能力的大小。导热系数一般由实验 测定，例如，普通混凝土 W／(m·K), 纯铜 的将近400 W／(m·K) 。
作业题
2、一大平板，高3m，宽2m，厚0.2m, 导 热系数为45 W/(m·K), 两侧表面温度分别为 =150 ℃ 及=285 ℃, 试求该板的热阻、单位 面积热阻、热流密度及热流量
热工基础课件课件-热量传递的基本方式
tw1
R
tw2
熱阻網路
4
8－2 熱 對流
熱對流 :由於流體的宏觀運動使不同溫度的流體
相對位移而產生的熱量傳遞現象。 熱對流只發生在流體之中，並伴隨有微觀粒子熱運 動而產生的導熱。
對流換熱:
流體與相互接觸的固體表面之間的熱量傳遞現象， 是導熱和熱對流兩種基本傳熱方式共同作用的結果。
牛頓冷卻公式:
= Ah(tw – tf)
第八章小結
重點掌握以下內容：
（1）熱傳導、熱對流、熱輻射三種熱量傳 遞基本方式的機理及特點；
（2）熱流量、熱流密度、導熱係數、對流 換熱、表面傳熱係數、傳熱係數、熱阻等基本 概念；
（3）靈活運用平壁的一維穩態導熱公式、 對流換熱的牛頓冷卻公式、通過平壁的一維傳 熱過程計算公式進行相關物理量的計算。
雙向的。
高溫
低溫 熱 輻 射 是 熱 量 傳 遞
物體
物體 的基本方式之一 。
12
輻射換熱：以熱輻射的方式進行的熱量交換。 輻射換熱的主要影響因素： （1）物體本身的溫度、表面輻射特性；
（2）物體的大小、幾何形狀及相對位置。
注意：
（1）熱傳導、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞 基本方式往往不是單獨出現的；
將傳熱熱流量的計算公式寫成
Ak tf1 tf 2 Akt
式中 k
1
1
1
h1 h2
k 稱為傳熱係數，單位為 W/(m2·K)，t為傳熱溫差。
通過單位面積平壁的熱流密度為
q k tf1 tf 2
tf1 tf 2
1 1
h1 h2
利用上述公式, 可以很容易求得通過平壁
的熱流量、熱流密度q及壁面溫度tw1、tw2。 17
传热的基本原理
传热的基本原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热量传递可以通过三种基本途径发生：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子或离子的振动和碰撞来传递的过程。
当一个物体的一部分受热时，其分子通过振动和碰撞将能量传递给周围的分子，从而逐渐使整个物体达到热平衡。
传导的速率取决于物体的导热性质，即物体的热导率。
热导率越高，传导速率越快。
对流是指流体（气体或液体）的传热过程。
当一个物体受热时，周围的流体也会受热并产生密度变化，从而形成对流流动。
对流能够有效地传递热量，因为流体的流动会带走热量并将其传递到其他地方。
对流的速率取决于流体的热扩散性质和流体的流动性质。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，无需通过物质进行传导或对流。
所有物体都会辐射热量，其强度取决于物体的温度和辐射特性。
辐射热量可以在真空中传递，也可以在透明的介质（例如空气或玻璃）中传递。
在实际情况中，传热往往是以上三种方式的综合作用。
例如，在烹饪中，热量通过盖子底部的传导传递给锅内的食物，然后通过对流将热量均匀分布到整个食物中。
而太阳的热量则通过辐射传递到地球表面，然后通过导热和对流进一步分布到大气层和海洋中。
了解传热的基本原理对于很多日常生活和工程应用都非常重要。
通过控制传热过程，我们可以更好地设计和改进热交换设备、节能系统以及热管理系统，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
传热学1-热工
7
晶格结构振动的传递在文献中常称为弹性 波。
至于液体中的导热机理，还存在着不同的 观点。有一种观点认为定性上类似于气体， 只是情况更复杂，因为液体分子间的距离比 较近．分子间的作用力对碰撞过程的影响远 比气体为大。另一种观点则认为液体的导热 机理类似于非导电固体，主要靠弹性波的作 用。导热微观机理的进一步论述已超出本书 的范围，有兴趣的同学可参阅热物性学专著 文献。本书以后的论述仅限于导热现象的宏 观规律。
(2)计算每米长度管道的总散热量。 解 (1)此管道的散热有辐射换热和自 然对流换热两种方式。
29
(2) 把管道每米长度上的散热量记为q1。当仅 考虑自然对流时．据式（1-6）单位长度上的自 然对流换热量为:
管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射换热可 以按式(1-9)计算，并近似地取这些物体的表面温度 等于室内空气温度。于是每米长度管子上的辐射换 热量为:
8
傅立叶定律
考察如图1-1所示的两 个表面均维持均匀温度的 平板的导热。这是个一维 导热问题。 对于x方向上任意一个厚度为dx的微元层 来说，根据傅里叶定律，单位时间内通过 该层的导热热量与当地的温度变化率及平 板面积A成正比，即
9
＝－Adt (1-1)
dx
式中 λ是比例系数，称为热导率，又称 导热系数，负号表示热量传递的方向同温 度升高的方向相反。
1-1 热量传递的三种基本方式
热量传递有三种基本方式：
导热、对流和热辐射。
1．导热
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠 分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动 而产生的热量传递称为导热(或称热传导)。
例如，固体内部热量从温度较高的部分传 递到温度较低的部分，以及温度较高的固体 把热量传递给与之接触的温度较低的另一固 体都是导热现象。
晶格结构振动的传递在文献中常称为弹性 波。
至于液体中的导热机理，还存在着不同的 观点。有一种观点认为定性上类似于气体， 只是情况更复杂，因为液体分子间的距离比 较近．分子间的作用力对碰撞过程的影响远 比气体为大。另一种观点则认为液体的导热 机理类似于非导电固体，主要靠弹性波的作 用。导热微观机理的进一步论述已超出本书 的范围，有兴趣的同学可参阅热物性学专著 文献。本书以后的论述仅限于导热现象的宏 观规律。
(2)计算每米长度管道的总散热量。 解 (1)此管道的散热有辐射换热和自 然对流换热两种方式。
29
(2) 把管道每米长度上的散热量记为q1。当仅 考虑自然对流时．据式（1-6）单位长度上的自 然对流换热量为:
管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射换热可 以按式(1-9)计算，并近似地取这些物体的表面温度 等于室内空气温度。于是每米长度管子上的辐射换 热量为:
8
傅立叶定律
考察如图1-1所示的两 个表面均维持均匀温度的 平板的导热。这是个一维 导热问题。 对于x方向上任意一个厚度为dx的微元层 来说，根据傅里叶定律，单位时间内通过 该层的导热热量与当地的温度变化率及平 板面积A成正比，即
9
＝－Adt (1-1)
dx
式中 λ是比例系数，称为热导率，又称 导热系数，负号表示热量传递的方向同温 度升高的方向相反。
1-1 热量传递的三种基本方式
热量传递有三种基本方式：
导热、对流和热辐射。
1．导热
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠 分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动 而产生的热量传递称为导热(或称热传导)。
例如，固体内部热量从温度较高的部分传 递到温度较低的部分，以及温度较高的固体 把热量传递给与之接触的温度较低的另一固 体都是导热现象。
814热工基础
814热工基础
814热工基础是热工技术的基础课程，主要介绍了热力学和传热学的基本概念、基本原理和应用。
以下是814热工基础的主要内容：
1. 热力学基本概念：介绍热力学的基本概念，如温度、压力、热量、功等，以及热力平衡、热力过程和热力循环等基本规律。
2. 热力学第一定律：介绍能量守恒原理和热力学第一定律，以及各种能量形式之间的转换关系，如热能转换为机械能等。
3. 热力学第二定律：介绍热力学第二定律，包括熵的概念和各种热力学过程的方向性，以及各种热力设备的工作原理和应用。
4. 传热学基本概念：介绍传热的基本方式，如导热、对流和辐射等，以及传热过程的基本规律。
5. 导热过程分析：介绍导热的基本原理和应用，包括导热系数、傅里叶定律和导热微分方程等。
6. 对流换热分析：介绍对流换热的基本原理和应用，包括牛顿冷却公式、流动阻力和流体动力方程等。
7. 辐射换热分析：介绍辐射换热的基本原理和应用，包括黑体辐射、辐射角系数和辐射换热方程等。
8. 传热过程分析和计算：介绍传热过程的分析和计算方法，包括总传热系数、传热面积和传热效率等。
通过学习814热工基础，学生可以掌握热工技术的基本原理和应用，为进一步学习其他专业课程和从事相关领域的工作打下基础。
热工基础(张学学 第三版)复习知识点
式
数间的关系
交换的功量
w /( J / kg) wt /( J / kg)
交换的热 量
q /(J / kg)
定容 v 定数 定压 p 定数 定温 pv 定数
定熵 pvk 定数
v2
v1;
T2 T1
p2 p1
p2
p1
;
T2 T1
v2 v1
T2
T1;
p2 p1
v1 v2
p2 p1
1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间
无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性
碰撞。
2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）
PV mRgT
其中 R 8.314J /(mol K )，
或 PV nRT
RgΒιβλιοθήκη R M3.定容比热与定压比热。
定容比热 cV
wt
1 2
c f
2
gz
ws
当 p2v2 p1v1 时，技术功等于膨胀功。
当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就
是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。
在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏
观动能和宏观位能的差额即为轴功。
7.可逆过程的技术功：
wt
2
vdp
6.边界：系统与外界的分界面。
7.系统的分类：
（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。
（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。
（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）
第4章 三种方式
Φ t f 1 − tw1 = Ah1 Φ tw1 − tw2 = ( Aλ δ ) Φ tw2 − t f 2 = Ah2
1 δ 1 t f 1 − t f 2 = Φ + + Ah1 Aλ Ah2
A(t f 1 − t f 2 ) Φ= 1 δ 1 + + h1 λ h2
热流中心
热控制
热流中心
3
热工基础与应用
Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
工程热力学研究“ 的变化， 工程热力学研究 “ 量 ” 和 “ 质 ” 的变化 ， 而 不考虑过程所需要的时间 时间； 不考虑过程所需要的时间；
工程热力学主要研究可逆过程， 工程热力学主要研究可逆过程 ， 而不考虑过 程中的势差 势差； 程中的势差；
暖气管道散热
热流中心
21
热工基础与应用
Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
四、传热过程和传热系数
换热器的结构图
热流中心
22
热工基础与应用
Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
1. 传热过程定义 热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流 体中的过程称为传热过程。 体中的过程称为传热过程。 2. 传热方程式
§4-1 热量传递的 三种基本方式
热流中心
6
热工基础与应用
Fundamentals of Thermodynamics and Heat Transfer
一、热传导（简称导热） 热传导（简称导热） 1.定义： 1.定义：温度不同的物体各部分或温度不同的两 定义 物体接触时， 物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移 依靠分子、 时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运 动而产生的热量传递现象。 动而产生的热量传递现象。
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2500-35000 5000-25000
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17
三、热辐射（Thermal radiation）
1.定义
辐射－物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射－因热的原因而发出辐射能的现象。
物体的温度越高、辐射能力越强；若物体的 种 类不同、表面状况不同，其辐射能力不同；
★ 辐射换热：以辐射方式进行的物体间的热量传递。
q — 热流密度 Wm2 h — 表面传热系数 W(m 2K)
A — 与流体接触的壁面面积 m2
t t — 固体壁表面温度 w
C
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f
流体温度 C
15
表面传热系数（对流换热系数）:
h/(A(twtf))
—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面 面积上、单位时间内所传递的热量;
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11
对流换热的特点： ➢ 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有
导热；不是基本传热方式！ ➢ 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程； ➢ 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；
也必须有温差。
2.分类
对流换热按照不同的原因可分为多种类型：
是否相变，分为：有相变的对流换热和无 相变的对流换热
h是表征对流换热过程强弱的物理量.
影响h因素：流动原因、流动状态、流体物性、有 无相变、壁面形状大小等。
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16
对流换热系数的数值范围
过程 自然对流 空气
水 强制对流 气体 高压水蒸汽
水 水的相变换热
沸腾 蒸汽凝结
h/W/(m2K)
1-100 200-1000
20-100 500-3500 1000-15000
热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定。
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10
二、热对流
1.热对流定义
➢ 定义：由于流体的宏观运动，从而流体各 部分之间相对位移、冷热流体相互掺混所 引起的热量传递过程。
➢流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着热 传导，自然界不存在单一的热对流。
★ 对流换热：流体与温度不同的固体壁间接 触时的热量交换过程。
q：热流密度，单位时间通过单位面积传
递的热量[W/ m2]
A：垂直于导热方向的截面积[m2]
dt：沿热流方向的温度度梯； dx
：导热率或导热系 可编W 辑数 ppt /， (m.K；)
9
热导率（导热系数）：
1
A(dt/dx)
—— 具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体 (1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s) 的导热量(J)
r hrAt
hr 为辐射换热系数。
于是，复合换热的总换热量：
h c A t h r A t ( h c h r ) A t h A t
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22
四.传热过程
一个实际的传热过程通常由许多环节组合形成。
体。 或称绝对黑体。黑体的辐射能力与吸收
能力最强。
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20
实际物体辐射能力：低于同温度黑体：
A T4
— 实际物体表面的发射率（黑度）0～1；与物体的种类、表Fra bibliotek状况和温度有关
两不同温度间平行黑体的辐射换热量：
A(T14T24)
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21
在工程实际问题中,物体表面常常是即 有对流换热又有辐射换热,这种情形称为复合 换热。工程上为了计算方便，这时常将辐射 换热量折合成对流换热量，即：
2. 不同点： a）从定义上来看：
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3
工程热力学：热能的性质、热能与机械能及
其他形式能量之间相互转换的规律。
传热学：热量传递过程的规律。
b）从时间这个要素来分析：
工程热力学：不考虑热量传递过程的时间； 传热学：时间是重要参数。
c)热力学：研究平衡态；
传热学：研究温度分布和非平衡态
所以，传热学与工程热力学研究的问题不同。
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4
4-1 热量传递的三种基本方式(★)
• 导热[Heat Conduction]； • 对流[Convection]； • 热辐射[Thermal Radiation]。
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5
一、 热传导(导热)
1、定义：
➢物体各部分之间不发生相对位移时， 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子 的热运动而产生的热量传递过程； ➢导热是物质固有的本质，无论气体、 液体、固体都有导热的本领。
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6
导热的特点：
➢必须有温差 ➢物体直接接触 ➢依靠分子、原子及自由电子等微观
粒子热运动而传递热量 ➢不发生宏观的相对位移
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7
热传导(导热)示意图
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8
2、基本定律(傅立叶定律)
1822年，法国数学家Fourier：
Φ A dt
dx
q dt
A dx
：热流量，单位时间传递的热量[W]
流动原因，分为：强迫对流换热和自然对 流换热。
流动状态，分为：层流换热和紊流换热。
表面液体状态，分为：沸腾换热和凝结换热。
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13
自然对流
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强制对流
14
3.牛顿冷却公式
u
Φ h(tA wtf)W
qΦ A
h(tw tf ) Wm2
t
A
tw
— 热流量[W]，单位时间传递的热量
陕西科技大学机电学院《热工基础》
第四章 热量传递的基本理论 －三种基本方式
主讲教师：袁 越 锦
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1
传热学定义
• 研究由温差引起的热量传递规律的科学。 • 热量传递的机理、规律、计算和测试方法 • 热量传递过程的推动力：温差
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2
传热学与工程热力学的关系
1. 相同点：
传热学以热力学第一定律和第 二定律为基础，即：热量传递始终是 从高温物体向低温物体传递；在热量 传递过程中若无能量形式的转换，则 热量始终保持守恒。
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18
2.辐射换热的特点：
——不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介 质的存在，在真空中就可以传递能量
——在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能
(热能) (辐射能) (热能)
——无论温度高低，物体都在不停地相互发射电
磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物 体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量;总 的结果是热由高温传到低温物体。
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19
3.斯忒藩-玻尔兹曼定律
黑体在单位时间内发出的热辐射热量：
AT4
— 绝对黑体辐射力
A — 辐射表面积，[m2]
— 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，黑体辐射
常数: 5. 617 -0 8W (m 2K 4)
T — 黑体表面的绝对温度（热力学温度）[K]
黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物
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三、热辐射（Thermal radiation）
1.定义
辐射－物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射－因热的原因而发出辐射能的现象。
物体的温度越高、辐射能力越强；若物体的 种 类不同、表面状况不同，其辐射能力不同；
★ 辐射换热：以辐射方式进行的物体间的热量传递。
q — 热流密度 Wm2 h — 表面传热系数 W(m 2K)
A — 与流体接触的壁面面积 m2
t t — 固体壁表面温度 w
C
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f
流体温度 C
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表面传热系数（对流换热系数）:
h/(A(twtf))
—— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面 面积上、单位时间内所传递的热量;
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11
对流换热的特点： ➢ 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有
导热；不是基本传热方式！ ➢ 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程； ➢ 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；
也必须有温差。
2.分类
对流换热按照不同的原因可分为多种类型：
是否相变，分为：有相变的对流换热和无 相变的对流换热
h是表征对流换热过程强弱的物理量.
影响h因素：流动原因、流动状态、流体物性、有 无相变、壁面形状大小等。
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对流换热系数的数值范围
过程 自然对流 空气
水 强制对流 气体 高压水蒸汽
水 水的相变换热
沸腾 蒸汽凝结
h/W/(m2K)
1-100 200-1000
20-100 500-3500 1000-15000
热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定。
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10
二、热对流
1.热对流定义
➢ 定义：由于流体的宏观运动，从而流体各 部分之间相对位移、冷热流体相互掺混所 引起的热量传递过程。
➢流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着热 传导，自然界不存在单一的热对流。
★ 对流换热：流体与温度不同的固体壁间接 触时的热量交换过程。
q：热流密度，单位时间通过单位面积传
递的热量[W/ m2]
A：垂直于导热方向的截面积[m2]
dt：沿热流方向的温度度梯； dx
：导热率或导热系 可编W 辑数 ppt /， (m.K；)
9
热导率（导热系数）：
1
A(dt/dx)
—— 具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体 (1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s) 的导热量(J)
r hrAt
hr 为辐射换热系数。
于是，复合换热的总换热量：
h c A t h r A t ( h c h r ) A t h A t
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四.传热过程
一个实际的传热过程通常由许多环节组合形成。
体。 或称绝对黑体。黑体的辐射能力与吸收
能力最强。
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实际物体辐射能力：低于同温度黑体：
A T4
— 实际物体表面的发射率（黑度）0～1；与物体的种类、表Fra bibliotek状况和温度有关
两不同温度间平行黑体的辐射换热量：
A(T14T24)
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在工程实际问题中,物体表面常常是即 有对流换热又有辐射换热,这种情形称为复合 换热。工程上为了计算方便，这时常将辐射 换热量折合成对流换热量，即：
2. 不同点： a）从定义上来看：
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3
工程热力学：热能的性质、热能与机械能及
其他形式能量之间相互转换的规律。
传热学：热量传递过程的规律。
b）从时间这个要素来分析：
工程热力学：不考虑热量传递过程的时间； 传热学：时间是重要参数。
c)热力学：研究平衡态；
传热学：研究温度分布和非平衡态
所以，传热学与工程热力学研究的问题不同。
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4
4-1 热量传递的三种基本方式(★)
• 导热[Heat Conduction]； • 对流[Convection]； • 热辐射[Thermal Radiation]。
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5
一、 热传导(导热)
1、定义：
➢物体各部分之间不发生相对位移时， 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子 的热运动而产生的热量传递过程； ➢导热是物质固有的本质，无论气体、 液体、固体都有导热的本领。
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导热的特点：
➢必须有温差 ➢物体直接接触 ➢依靠分子、原子及自由电子等微观
粒子热运动而传递热量 ➢不发生宏观的相对位移
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7
热传导(导热)示意图
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8
2、基本定律(傅立叶定律)
1822年，法国数学家Fourier：
Φ A dt
dx
q dt
A dx
：热流量，单位时间传递的热量[W]
流动原因，分为：强迫对流换热和自然对 流换热。
流动状态，分为：层流换热和紊流换热。
表面液体状态，分为：沸腾换热和凝结换热。
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自然对流
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强制对流
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3.牛顿冷却公式
u
Φ h(tA wtf)W
qΦ A
h(tw tf ) Wm2
t
A
tw
— 热流量[W]，单位时间传递的热量
陕西科技大学机电学院《热工基础》
第四章 热量传递的基本理论 －三种基本方式
主讲教师：袁 越 锦
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1
传热学定义
• 研究由温差引起的热量传递规律的科学。 • 热量传递的机理、规律、计算和测试方法 • 热量传递过程的推动力：温差
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2
传热学与工程热力学的关系
1. 相同点：
传热学以热力学第一定律和第 二定律为基础，即：热量传递始终是 从高温物体向低温物体传递；在热量 传递过程中若无能量形式的转换，则 热量始终保持守恒。
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2.辐射换热的特点：
——不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介 质的存在，在真空中就可以传递能量
——在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能
(热能) (辐射能) (热能)
——无论温度高低，物体都在不停地相互发射电
磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物 体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量;总 的结果是热由高温传到低温物体。
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3.斯忒藩-玻尔兹曼定律
黑体在单位时间内发出的热辐射热量：
AT4
— 绝对黑体辐射力
A — 辐射表面积，[m2]
— 斯蒂芬-玻尔兹曼常数，黑体辐射
常数: 5. 617 -0 8W (m 2K 4)
T — 黑体表面的绝对温度（热力学温度）[K]
黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物