传热学第一章英文课件

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华北电力大学传热学精品课件

华北电力大学传热学精品课件
h —表面传热系数�是表征对流换热过程强弱的
[ ] 物理量。 W (m2 ⋅ K)
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
三、热辐射与辐射换热
1 . 定义 辐射�物体通过电磁波来传递热量的方式。 热辐射�物体由于热的原因向外发出的辐射。 辐射换热�物体之间以辐射的形式交换热量。 2 . 特点
实际物体表面的辐射力可与黑体相比较而得到�
[ ] 表示为
E = εσ bT 4
W m2
ε — 实际物体表面的发射率�黑度��0 - 1 �与 物体的种类、表面状况和温度有关。
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer 4 . 一个辐射换热计算的特例
物体表面间辐射换热的计算涉及到物体表面的辐 射能力、吸收能力、表面间的几何关系等多方面的 因素�因此�不同情况下�其计算公式不一样。
要解决的问题�
温度分布如何描述和表示� 温度分布和导热的热流存在什么关系� 如何得到导热体内部at Transfer
本章内容简介
2 - 1 导热基本定律
回答问题1 和2
2 - 2 导热微分方程式及定解条件 回答问题3
2 - 3 通过平壁、圆筒壁、球壳和其它变截面物体
�1 �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。
�2 �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。
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer 3 . 物体的辐射能力与黑体 物体单位表面积向外辐射的总能量可用 E 表示�
Φ = Ah2 (tw2 − t f 2 )
h1, tf1
h2, tf2

第1章 传热学

第1章 传热学

NCEPU
1. 热传导(导热) : 热传导(导热)
在物体内部或相互接触的物体表面之 由于分子、 间 , 由于分子 、 原子及自由电子等微观粒 子的热运动而产生的热量传递现象。 子的热运动而产生的热量传递现象。 纯导热现象可以发生在固体内部, 纯导热现象可以发生在固体内部,也可 以发生在静止的液体和气体之中。 以发生在静止的液体和气体之中。 本书不讨论导热的微观机理, 本书不讨论导热的微观机理,只讨论热 量传递的宏观规律。 量传递的宏观规律。
NCEPU
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q=
导热热阻
Φ
A

tw1 − tw2
δ
Φ = Aλ
tw1 − tw2
δ
=
tw1 − t w2
δ 称为平壁的导热热阻, 称为平壁的导热热阻,表示物体对 Rλ = Aλ 导热的阻力,单位为K/W 。 导热的阻力,单位为K/W
热阻网络 tw1
δ Aλ
累计3次不交作业取消考试资格! 累计3次不交作业取消考试资格! 上课迟到3分钟者请勿进入教室! 上课迟到3分钟者请勿进入教室!
Department of Power Engineering, North China Electric Power University (Beijing 102206) 杨立军 知识产权与使用权归 华北电力大学能源与动力工程学院 所有
Department of Power Engineering, North China Electric Power University (Beijing 102206) 杨立军 知识产权与使用权归 华北电力大学能源与动力工程学院 所有
NCEPU
能量利用过程实质就是能量的传递与转换过程 能量利用过程实质就是能量的传递与转换过程。 能量的传递与转换过程。

双语传热学课件Chapter 1

双语传热学课件Chapter 1

1.1 Conduction Heat transfer
Conduction: the transfer of heat through direct contact.
Fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱurier’s Law
Units t Direction Conductivity. Temperature t difference kA q:w;
Thermal Conductivity of Materials(copied from materials lecture)
Material
Silver Copper Gold
K (W m-1 K-1)
422 391 295
Comments
room T metals feel cold great for pulling away heat
Convection heat transfer processes (a) Forced convection, (b) Natural convection, (c) Boiling, (d) Condensation
Heat Transfer
Hong Liu School of Energy and Power Engineering
Concept of Heat transfer
Heat:a type of energy (thermal energy) JOULES (J)
Heat transfer:
The movement of heat from a warmer object to a colder one.
HOT
COLD
Electromagnetic radiation
as a result of a temperature difference

传热学课件第1章

传热学课件第1章

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
壁面处会形成速度梯度很大的边界层
2.对流换热(Convection)
(4)对流换热的分类:
强迫对流
流动起因
自然对流
无相变 有无相变 有相变 凝结换热 沸腾换热
2.对流换热(Convection)
(4) 牛顿冷却公式 表面传热系数, W/(m2.K) 流体温度,℃
1.导热
(5)傅里叶定律
1822年,法国数学家Fourier
负号表示热流方向与 温度梯度
温度梯度方向相反 热流量,W
dt Φ A dx 导热系数,
W/( m.K)
W
W 2通过平板的一维导热 m
面积,m2
Φ dt q A dx
热流密度,W/m2
1.导热
(6)导热系数: 表征材料导热能力的大小
家用散热器
5. 传热学的应用
航空航天
高新技术
电子器件
医药卫生
5. 传热学的应用
能源动力 传统工业 石油化工
制冷空调
5. 传热学的应用
大 型

机 航空航天 在航空航天领域,航天飞 机表面材料要求绝热良好; 卫星上装有的太阳能吸收

箭 升 空
装置能提供卫星工作所需
的部分能量。
5. 传热学的应用
建筑环境 建筑上,利用空气导热系数
W (m
2
K)

h ——当流体与壁面温度相差1K 时,单位时间 单位面积所传递的热量 影响因素: 流体物性 、、、c p 流速

换热表面的形状、大小与布置
研 究 对 流 换 热 的 基 本 任 务 就 是 确 定 h

传热学 高教版 第1章课件

传热学 高教版 第1章课件

通过单位面积平壁的热流密度为
q k tf1 tf 2
tf1 tf 2
1 1
h1 h2
利用上述公式, 可以很容易求得通过平壁的热
流量、热流密度q及壁面温度tw1、tw2。
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能量利用过程实质就是能量的传递与转换过程。
燃料电池
机械能
氢、酒精等二次能源
电能
辐射能
光电池
发电机
机械
风能、水能、海洋能
机械能
热能 直接利用
煤、石油、天然气
核能
核反应
燃烧 集热器
热机 90%
热 能 直接利用
燃烧
太阳能 光合作用
生物质能 食物利用
一切热能利用过程都离不开传热。
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热能利用率和传热过程 密切相关。
高温热源 吸热Q1
热机
Wnet
放热Q2
低温热源
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要想提高能源的利用率,必须具备传热学 的基础知识,掌握热量传递的规律以及控制和 优化热量传递过程的方法。
(1)左侧的对流换热
t
tf1
Ah1
tw1 tf1
tw1 tf1 1
tw1 tf1
Ah1
Rh1
tw1
h1

h2 tw2
tf2

(2)平壁的导热 0
A tw1 tw2

(精品)传热学绪论课件

(精品)传热学绪论课件
a. 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 b. 必须有直接接触(流体与壁面)和宏观运动;也
必须有温差 c. 壁面处会形成速度梯度很大的边界层
★ 对流传热实例:
管内流动传热
管外流动传热
§1.2 热量传递的三种基本方式
(3)对流传热的基本计算公式:牛顿冷却定律
— 热流量[W],单位时间传递的热量
Convection heat transfer coefficient
传热学 Heat transfer
传热学 Heat transfer
传热学 Heat transfer
第一章热量传递的基本理论
❖1.1 传热学的研究对象及其应用 ❖1.2 三种基本的传热方式及基本定律 ❖1.3 传热过程和传热系数 ❖1.4 传热学发展史
§1.1 传热学的研究内容及应用 1.传热学的研究内容
(4) 辐射传热:物体间靠热辐射进行的热量传递,它与单纯的热辐射不同,
就像对流和对流传热一样。
(5) 辐射传热的特点: a.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 b.在辐射传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 c.无论温度高低,物体都在不停地相互发射电磁波能、相
以热机起动为例:平壁初始温度为t0;左侧表面温度突升为 t1并保持不变,右侧表面仍与温度为t0的空气接触。接下来
平板将经历一个非稳态传热过程。
4
t1
3
2
1
t0
0
§1.1 传热学的研究内容及应用
4.传热学与工程热力学的关系
(1) 热力学 +
系统从一个平衡态到 另一个平衡态的过程 中传递热量的多少。

传热学第一章

p
14
15
固体的热导率
金属的热导率:
金属 12~418 W (m C)
纯金属的导热:依靠自由电子的迁移和晶格的振动 主要依靠前者 金属导热与导电机理一致;良导电体为良导热体: 银 铜 金 铝
T
晶格振动的加强干扰自由电子运动
10K:Cu 12000 W (m C) 15K : Cu 7000 W (m C)
2
学习侧重点:
在理论上做较深入的阐述,注意把数学 理论和传热学问题更好地结合,遵循 “物理模型-数学模型-分析求解”的模 式 要求:掌握热传导、对流换热和辐射换热的 基本理论及分析求解方法,传热强化的原则 和手段
3
第一章
热传导(导热) (heat conduction)
研究方法: 从连续介质的假设出发、从宏观的角度 来讨论导热热流量与物体温度分布及其他影 响因素之间的关系。
5
3)温度梯度(temperature gradient)
在温度场中,温度沿x方 向的变化率(即偏导数)
t x
lim x 0
t x
温度梯度:等温面法线方向的温度变化率矢量: t gradt n 温度梯度是矢量,指 n 向温度增加的方向。
t t t gradt i j k x y z
t 0 f ( x, y, z)
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4)边界条件 说明导热物体边界上的热状态以及与周围环境之间 的相互作用, 例如,边界上的温度、热流密度分布以及 边界与周围环境之间的热量交换情况等。 常见的边界条件分为以下三类:
(a) 第一类边界条件 给出边界上的温度分布及其随时间的变化规律:
tw f , x, y, z
31

10AW 传热学 第一章


7
工程热力学和传热学
Engineering Thermodynamics & Heat Transfer
第1 章
绪论
1.1.6 研究方法 1)理论分析法: a、解析法 b、数值解法 2)实验研究方法: a、测定有关热物体的性质 b、模型试验
8
工程热力学和传热学
Engineering Thermodynamics & Heat Transfer
第1 章
绪论
(2)炉墙导热: 这些热量又通过导热方式从炉墙内表面传到外表面。 设炉墙外表面温度为 tw2 ,则炉墙的导热量为:
λF Φ2 = (tw1 − tw2 ) δ
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工程热力学和传热学
Engineering Thermodynamics & Heat Transfer
第1 章
绪论
(3)外炉墙换热 热量再通过辐射和对流方式传给周围空气。 设炉 墙外表面的总换热系数为:h2 则外表面的对流换热量为:
28
工程热力学和传热学
Engineering Thermodynamics & Heat Transfer
24
工程热力学和传热学
Engineering Thermodynamics & Heat Transfer
第1 章
绪论
设:k =
1 δ 1 + + h1 λ h2
1
k为总传热系数,W/(m2·K)
则上式可写成传热方程:
Φ = kF (t f 1 − t f 2 )
W
q = k (t f 1 − t f 2 )
W / m2
25
工程热力学和传热学

传热学第一章 热量传递的基本方式ppt课件

爆破学、工厂、物业、商厦与地面建筑的灾害防治技术、通风 与空气调节 、安全管理学等专业知识,这些都与传热相关。
*
太原理工大学
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主要体现在以下几个方面
Thermal
➢ 温度场的测算和换热量的计算; ➢ 环境变化对温度场的影响;
➢ 极限温度的控制:为使一些设备能安全经济地运 行,需要对热量传递过程中物体关键部位的温度进 行控制。
*
太原理工大学
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(2)对流换热的分类
• 无相变:强制对流和自然对流换热
Thermal
• 有相变:沸腾、凝结、凝固、熔化等。
自然对流:由于流体冷热各部分的密度不同而引起流 体的流动。 如:暖气片表面附近受热空气的向上流动 强制对流:流体的流动是由于水泵、风机或其它压差 作用所造成的。 如油冷却器、空气预热器等。
两黑体表面间的辐射换热
*
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(6)总 结
Thermal
在实际问题中,这三种热量传递方式往往不是单独 出现的,这不仅表现在互相串联的几个环节中,而 且同一个环节也常常如此。例如: 一块高温钢板在厂 房中的冷却散热。
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(2)辐射换热的特点
Thermal
• 任何物体,只要温度高于0 K,就会不停地向周围空 间发出热辐射(热辐射是物体本身的属性,等温时为 动态平衡);
• 可以在真空中传播,不需要中间介质,而且在真空中 辐射能的传递最有效;
• 不仅有能量的转移,而且还伴随有能量形式的转换;
Thermal
§1-1 传热学的研究对象及其在安全工程 技术中的应用
一、研究对象及内容
研究由温差引起的热量传递规律的科学,具体来讲主要有 热量传递的机理、规律、计算和测试方法,其内容包括:

传热学A-第一章


传热学 Heat Transfer
流动方式:强制对流>自然对流 介质:水>空气 相变:有相变>无相变
传热学 Heat Transfer
三.热辐射
传热学 Heat Transfer
1.定义 辐射:物体通过电磁波来传递热量的方式 热辐射:物体由于热的原因向外发出的辐射 辐射换热:物体之间以辐射的形式交换热量。
传热过程包含着的三个串连环节: h1, tf1
tf1 tw1 tw2
1 (h2 A)
h2, tf2
tf2
δ
1 (h1 A) δ (λA)
传热学 Heat Transfer
课上思考题
1.在锅中烧开水:都有哪 些基本传热方式,并指出?
传热学 Heat Transfer
2.改变暖气管中的水速,或把铸铁管换成铜管可否显 著强化换热?
传热学 Heat Transfer
二、传热学与工程热力学的关系 1.工程热力学:
Q = mcp (t1 − t 2)
关心的是系统的状态变化及能量变化 2.传热学:关心的是温度随时间的变化和单位时间 传递的热量-传热量
dQ Φ= dτ
传热学以热力学第一定律(能量守恒定律)和热 力学第二定律(热量传递具方向性,热量始终是从高 温物体向低温物体传递)为基础。
Φ = Aλ
(t w1 − t w 2 )
h1, tf1 tw1
δ
Φ = Ah2 (t w 2 − t f 2 )
在稳态情况下,由上面三个式 子计算的热流量应是相等的。
δ
h2, tf2 tw2
传热学 Heat Transfer
2.传热过程中传热系数的计算式

Φ t f 1 − tw1 = Φ = Ah1 (t f 1 − t w1 ) Ah1 Φ (t w1 − t w 2 ) tw1 − tw 2 = Φ = Aλ ( Aλ δ ) δ Φ Φ = Ah2 (t w 2 − t f 2 ) tw 2 − t f 2 = Ah2 ⎛ 1 δ 1 ⎞ + + tf1 −tf 2 = Φ⎜ ⎟ ⎝ Ah1 Aλ Ah2 ⎠ A(t f 1 − t f 2 ) Φ= 1 δ 1 + + h1 λ h2
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Heat Transfer
CHAPTER 1: INTRODUCTION
Heat transfer
•It is a dynamic transport process.•Quantity= driving force/ resistance
•Driving force for heat transfer is the temperature difference .
Thermal energy (heat): refers to the energy transported from one system to another as a result of temperature difference (ΔT )
•Heat is transferred in the direction of decreasing temperature . (from hot to cold)
The Second Law of Thermodynamics
e.g.
water ,M 1
20o C
iron ,M 2
300o C
Thermodynamics :T m, Q Heat tranfer :rate
(,,,);()
==T f x y z Q f t t 1.1 Thermodynamics and Heat Transfer
su
: energy form, energy
transformation, the amount of heat transfer (how much )
Heat transfer :heat transfer rate, temperature variation/distribution, cooling/heating time (how long )tim
:gives no consideration of
the time the heat transfer process will take.Heat transfer :time is important
st
: Equilibrium
Heat transfer:Non-equilibrium (process)
1.2 Application of Heat Transfer Heat transfer is commonly encounted in daily life and engineering systems .
Examples:
•Nature: Aerosphere (CO2+H2O)-green house
•Daily life: Human comfort (cloth-summer/winter)
Household application (refrigerator, iron) •Engineering application:
Radiator, solar collector, steam pipe
Electronic equipment
Spacecraft
Metallurge…
Engineering application areas
Power, mechanical manufacture, chemical industry, refrigeration, architecture, environment, new energy source, micro-electronics, nuclear energy, aerospace, MEMS, new material, military science and technology, life science and biology technology 1.3 Heat and Energy Transfer En
H
3) total amount of heat transfer (总热量)Q
dtdA
dQ
q
= dt dQ Q = (W )2(W/m )
∫=A
dA q Q (J )dt dA q
t
A
∫∫=0 ∫=t
dt Q 0 If ,o q q
=then (W)o Q q A = 1) heat flux (热流密度) q
2) heat transfer rate (热流量) Q
Heat flux, heat transfer rate, total heat transfer
A
Q
1.4 The 1st Law of Thermodynamics
Co
Final System
E f
E in –E out = ΔE system
where ΔE system = E f –E i
Heat Balance
H
,in out gen thermal system Q Q E E U
−+=Δ=ΔSteady state: ΔU =0
0..in out in out
Q Q i e Q Q −==No heat generation: E gen =0
in out gen Q Q E −+=Heat balance for closed and open system
Heat balance for closed systems :
in out v Q Q mC T
−=ΔNo heat generation
in out gen Q Q E U
−+=Δ
steady-flow system
21()()in out
p c p Q Q mC T vA C T T ρ−=Δ=− const m
= Where mass flow rate ( , kg/s) is the amount of mass
flowing through a pipe or duct per unit time.
m Heat balance for open systems :
Heat balance for closed and open system
Control volume
m T 1
·m T 2
·E transfer = mC p (T 2 – T 1
)··v。

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