热工基础热量传导的基本方式
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简述三种传热基本方式及其传热基本原理
简述三种传热基本方式及其传热基本原理
三种传热基本方式及其传热基本原理如下：
一、热传导。
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在流体中热对流与热传导同时发生。
二、热辐射。
热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
热量传递的3种方式之一。
一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。
热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。
由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。
三、热对流。
热对流是热传递的重要形式，它是影响火灾发展的主要因素：
1、高温热气流能加热在它流经途中的可燃物，引起新的燃烧。
2、热气流能够往任何方向传递热量，特别是向上传播，能引起上层楼板、天花板燃烧。
3、通过通风口进行热对流，使新鲜空气不断流进燃烧区，供应持续燃烧。
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》第八章
重点掌握以下内容：
（1）热传导、热对流、热辐射三种热量传 递基本方式的机理及特点；
（2）热流量、热流密度、导热系数、对流 换热、表面传热系数、传热系数、热阻等基本 概念；
（3）灵活运用平壁的一维稳态导热公式、 对流换热的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传 热过程计算公式进行相关物理量的计算。
20
作业 思考题8-9 习题8-3、8-6
对流换热:
流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象， 是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf) 5
= Ah(tw – tf)
h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为 对流换热系数），单位为W/(m2K)。
对流换热热阻：
11
热辐射的主要特点：
（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传
播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
A
h2 tw2
tf2
x
16
（3）右侧的对流换热
Ah2
tw2 tf 2
tw2 tf 2 1
tw2 tf 2 Rh 2
Ah2
在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得
1
tf1 tf 2
1
tf1 tf 2
Rh1 R Rh2
Ah1 A Ah2
tf1 tf 2 Rk
式中 Rk Rh1 R Rh2 ，Rk称为传热热阻。
（1）热传导、热对流、热辐射三种热量传 递基本方式的机理及特点；
（2）热流量、热流密度、导热系数、对流 换热、表面传热系数、传热系数、热阻等基本 概念；
（3）灵活运用平壁的一维稳态导热公式、 对流换热的牛顿冷却公式、通过平壁的一维传 热过程计算公式进行相关物理量的计算。
20
作业 思考题8-9 习题8-3、8-6
对流换热:
流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象， 是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式:
= Ah(tw – tf)
q = h(tw – tf) 5
= Ah(tw – tf)
h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为 对流换热系数），单位为W/(m2K)。
对流换热热阻：
11
热辐射的主要特点：
（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传
播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
A
h2 tw2
tf2
x
16
（3）右侧的对流换热
Ah2
tw2 tf 2
tw2 tf 2 1
tw2 tf 2 Rh 2
Ah2
在稳态情况下，以上三式的热流量相同，可得
1
tf1 tf 2
1
tf1 tf 2
Rh1 R Rh2
Ah1 A Ah2
tf1 tf 2 Rk
式中 Rk Rh1 R Rh2 ，Rk称为传热热阻。
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
能源第七章 热量传递的三种基本方式
特例：一小凸物体(非凹)被包容在一个很大的空 腔内。该物体与空腔表面的辐射换热量计算式：
Φ 1A1 (T14 -T24 ) W
A1 A2
T1 , A1,ε1 T2
热工基础与应用
4. 例题 已知：A=1.42m2(H=1.75m,d=0.25m),t1=30℃,t2=10 ℃(冬),t2=25℃(夏),ε1=0.95 求：冬天与夏天人体与内墙的辐射传热量
③h：表面传热系数，是表征对流传热过程强弱的 物理量。过程量，与很多因素有关(流体种类、表 面形状、流体速度大小等)
④记住 h 的量级，“个” “十” “百” “千” “成千上万”。(表4-1)
流动方式：强制>自然对流
介质：水>空气 相变：有相变>无相变
水蒸气凝结>有机蒸汽凝结
热工基础与应用
三、辐射(radiation, thermal radiation) 1. 定义 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式
q Φ A h(tw t f ) W m2 q Φ A h(t f tw) W m2
tw t f t f tw
流体力学研究：tw=tf , isothermal flow
①A:与流体接触的壁面面积
②约定对流传热量永远取正值(失去/得到)
热工基础与应用
③对流传热(convective heat transfer)：流体流 过温度不同的固体壁面时的热量传递过程（工程 上感兴趣）
热工基础与应用
3. 分类 对流传热按照不同的原因可分为多种类型 流动起因，分为：强制对流和自然对流。 是否相变，分为：相变对流传热和无相变对流传热。
热工基础与应用
4. 基本计算式—(Newton’s Law of Cooling)
Φ 1A1 (T14 -T24 ) W
A1 A2
T1 , A1,ε1 T2
热工基础与应用
4. 例题 已知：A=1.42m2(H=1.75m,d=0.25m),t1=30℃,t2=10 ℃(冬),t2=25℃(夏),ε1=0.95 求：冬天与夏天人体与内墙的辐射传热量
③h：表面传热系数，是表征对流传热过程强弱的 物理量。过程量，与很多因素有关(流体种类、表 面形状、流体速度大小等)
④记住 h 的量级，“个” “十” “百” “千” “成千上万”。(表4-1)
流动方式：强制>自然对流
介质：水>空气 相变：有相变>无相变
水蒸气凝结>有机蒸汽凝结
热工基础与应用
三、辐射(radiation, thermal radiation) 1. 定义 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式
q Φ A h(tw t f ) W m2 q Φ A h(t f tw) W m2
tw t f t f tw
流体力学研究：tw=tf , isothermal flow
①A:与流体接触的壁面面积
②约定对流传热量永远取正值(失去/得到)
热工基础与应用
③对流传热(convective heat transfer)：流体流 过温度不同的固体壁面时的热量传递过程（工程 上感兴趣）
热工基础与应用
3. 分类 对流传热按照不同的原因可分为多种类型 流动起因，分为：强制对流和自然对流。 是否相变，分为：相变对流传热和无相变对流传热。
热工基础与应用
4. 基本计算式—(Newton’s Law of Cooling)
热工基础(4.3.1)--热传导
导热
3％
31/164
热工基础
② 所有生物都运用传热学原理来调节体内的温度
翅片并非人类的发明：古代动物身 上早就用上了
夏天犬类都伸出舌头 散热
32/164
热工基础
③ 人的肺是一个高度紧凑的热、质交换设备
33/164
热工基础
9. 总结 ① 传热学应用领域之广（军用，民用，人用）
34/164
热工基础
4. 航空航天 ① 航空发动机
热工基础
20/164
② 航天飞机
热工基础
2003.2.1: Space Shuttle Columbia disaster
隔热瓦
21/164
③ 宇宙飞船
热工基础
22/164
热工基础
5. 电子器件冷却
① 芯片上晶体管数量增长
② 主频随时间增长
③ 功率随时间增长
23/164
热： 58W/m2 舒服： 232W/m2 凉快： 696W/m2
冷： 928W/m2
5/164
热工基础
② 自然界的伯格曼法则 对于同一种温血动物，越冷的地方其个体越大， 而且越接近于圆形（球形）。
6/164
热工基础
• 西伯利亚北极旅鼠的平均长度为 10 ～ 11 厘米，往南一点，分散在北极边缘地区的 旅鼠身长只有 8 厘米。
热工基础
④ 过热成了当前电子产品故障的主要原因， 已经被确认为影响电子工业发展的三大问题之一
24/164
热工基础
点燃火柴？
烤红薯？
煎鸡蛋？
25/164
热工基础
⑤ PC 机芯片的冷却方法 : 散热器 + 风扇—空气强 制对流换热
26/164
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）
热工基础 8 第八章 热量传递的基本方式
4 4 辐射换热：12 12 A1 b (T1 T2 )
W
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
1858年在维也纳大学获得哲学博士学位，
斯忒藩 （Stefan ∙ Josef） （1835－1893） 奥地利物理学家
1863年，评为物理学教授，1866年成为物理 学研究所的所长。 他的研究涉猎了空气动力 学，流体力学，热辐射等等七个科学领域。 1879年，斯忒藩通过实验断定：黑体的辐射 能力正比于它的绝对温度的四次方，1884年， 这个结论在理论上经波尔茨曼验证，从而形 成了“斯忒藩-波尔兹曼定律”。
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
热量传递的三种基本方式 热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
8-1 热传导 1 热传导（导热） 定义：温度不同的物体直接接触或同一物体内不同 温度的各部分之间，依靠物质分子、原子、自由电 子等微观粒子的热运动引起的能量传递。 热传导可以在固体、液体、气体中发生。
Φ Φ
A
tf2
3 Ah2 (tw2 t f 2 )
tw1
tw2
1 Ah2
tf2
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
8-4 传热过程 稳态传热，有 1 2 3
A(t f 1 t f 2 ) kA(t f 1 t f 2 ) kAt 1 1 h1 h2 W
W
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
1858年在维也纳大学获得哲学博士学位，
斯忒藩 （Stefan ∙ Josef） （1835－1893） 奥地利物理学家
1863年，评为物理学教授，1866年成为物理 学研究所的所长。 他的研究涉猎了空气动力 学，流体力学，热辐射等等七个科学领域。 1879年，斯忒藩通过实验断定：黑体的辐射 能力正比于它的绝对温度的四次方，1884年， 这个结论在理论上经波尔茨曼验证，从而形 成了“斯忒藩-波尔兹曼定律”。
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
热量传递的三种基本方式 热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
8-1 热传导 1 热传导（导热） 定义：温度不同的物体直接接触或同一物体内不同 温度的各部分之间，依靠物质分子、原子、自由电 子等微观粒子的热运动引起的能量传递。 热传导可以在固体、液体、气体中发生。
Φ Φ
A
tf2
3 Ah2 (tw2 t f 2 )
tw1
tw2
1 Ah2
tf2
Fundamentals of thermal engineering
热
工
基
础
8-4 传热过程 稳态传热，有 1 2 3
A(t f 1 t f 2 ) kA(t f 1 t f 2 ) kAt 1 1 h1 h2 W
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?
?
tw1 ? tw 2 R?
R?
?
? A?
A?
称为平壁的导热热阻，表示物体对 导热的阻力，单位为K/W 。
?
tw1
R?
tw2
热阻网络
4
8－2 热 对流
热对流 :由于流体的宏观运动使不同温度的流体
相对位移而产生的热量传递现象。 热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运 动而产生的导热。
对流换热:
第二篇 传热学
第八章 热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式 ?热传导 (thermal conduction) ?热对流 (thermal convection) ?热辐射 (thermal radiation)
1
8－1 热传导
热传导（简称导热）
在物体内部或相互接触的物体表面之 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。
tw1
热流量：单位时间传导的热量,W
? ? A? tw1 ? tw 2
?
?
?: 材料的 热导率 （导热系数 ）： 0
表明材料的导热能力，W/(m·K)。
tw2
?x
3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q ? ? ? ? tw1 ? tw 2
A
?
?
?
A?
tw1 ? tw 2
?
?
tw1 ? t w 2
8ห้องสมุดไป่ตู้
8－3 热辐射
辐射： 指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能
的现象
解释辐射现象的两种理论 ： 电磁理论与量子理论
电磁波的数学描述： c ? ??
c — 某介质中的光速, c ? c0 n
c0 ? 3.0 ? 108 m/s 为真空中的光速; n 为介质的折射率。
? — 波长, 常用? m为单位, 1? m = 10-6 m。
?
?
0
?
? A? tw1 ? tw2 ?
?
tw1 ? tw2
?
? tw1 ? tw2 R?
A?
h2 tw2
tf2
?
?x
15
（3）右侧的对流换热
? ? ?
? Ah2 tw2 ? tf 2
? tw2 ? tf 2 ? tw2 ? tf 2
?
= Ah(tw – tf)
? tw ? tf 1
? tw ? tf Rh
Ah
Rh
?
1 Ah
称为对流换热热阻，单位为 W/K。
?
对流换热热阻网络：
tw
Rh
tf
6
表面传热系数的影响因素： h 的大小反映对流换热的强弱，与以下 因素有关： （1）流体的物性（热导率、粘度、密度、 比热容等）； （2）流体流动的形态（层流、湍流）； （3）流动的成因（自然对流或受迫对流）；
11
热辐射的主要特点：
（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传
播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
? — 频率, 单位 s－1。
9
电磁波的波谱：
? 射线：? < 5×10-5 ? m X射线： 5×10-7 ? m < ? < 5×10-2 ? m 紫外线： 4×10-3 ?m < ? < 0.38 ? m 可见光： 0.38 ? m < ? < 0.76 ? m 红外线： 0.76 ? m < ? < 103 ? m 无线电波： ? > 103 ? m
10
微波： 103 ? m <? < 106 ? m
微波炉就是利用微波加热食物，因微波可 穿透塑料、玻璃和陶瓷制品，但会被食物中水 分子吸收，产生内热源，使食品均匀加热。
热辐射: 由于物体内部微观粒子的热运动而使物体 向外发射辐射能的现象。 理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但 在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射 的波长主要在0.1? m至100?m之间,包括部分紫外 线、可见光和部分红外线三个波段 。
13
8－4 传热过程
传热过程：
指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁 面传递到另一侧流体的过程。
传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热
＋辐射换热）的方式传给壁面；
（2）热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面；
温
固 体
低 温
（3）热量从低温流体侧壁面以 流
（4）物体表面的形状、尺寸 ；
（5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。
7
表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W/( m2?K])
1～10 100～1 000
10～100 100～15 000 2500～35 000 5000～25 000
流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象， 是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式:
? = Ah(tw – tf)
q = h (tw – tf) 5
? = Ah(tw – tf)
h 称为对流换热的 表面传热系数 （习惯称为 对流换热系数），单位为W/(m2?K)。
对流换热热阻：
流
对流换热（或对流换热＋辐射 体 壁 体
换热）的方式传给低温流体。
14
通过平壁的稳态传热过程
假设：tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；? 为常数。
（1）左侧的对流换热
tf1 t
? ? ?
? Ah1
tf1 ? tw1
? tf1 ? tw1 1
? tf1 ? tw1
Ah1
Rh1
（2）平壁的导热
tw1 h1
双向的。
高温
低温 热辐射是热量传递
物体
物体 的基本方式之一 。
12
辐射换热：以热辐射的方式进行的热量交换。 辐射换热的主要影响因素： （1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。 注意：
（1）热传导、热对流和热辐射三种热量传递 基本方式往往不是单独出现的；
（2）分析传热问题时首先应该弄清楚有哪些 传热方式在起作用，然后再按照每一种传热 方式的规律进行计算。 （3）如果某一种传热方式与其他传热方式相 比作用非常小，往往可以忽略。
导热现象发生在固体内部，也可发生在静 止的液体和气体之中。
本书不讨论导热的微观机理，只讨论热 量传递的宏观规律。
2
最简单的导热现象：大平壁的一维稳态导热 特点：1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；
2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；
3.平壁温度不随时间改变；
t
4.热量只沿着垂直于壁面的
方向传递。
?
tw1 ? tw 2 R?
R?
?
? A?
A?
称为平壁的导热热阻，表示物体对 导热的阻力，单位为K/W 。
?
tw1
R?
tw2
热阻网络
4
8－2 热 对流
热对流 :由于流体的宏观运动使不同温度的流体
相对位移而产生的热量传递现象。 热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运 动而产生的导热。
对流换热:
第二篇 传热学
第八章 热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式 ?热传导 (thermal conduction) ?热对流 (thermal convection) ?热辐射 (thermal radiation)
1
8－1 热传导
热传导（简称导热）
在物体内部或相互接触的物体表面之 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。
tw1
热流量：单位时间传导的热量,W
? ? A? tw1 ? tw 2
?
?
?: 材料的 热导率 （导热系数 ）： 0
表明材料的导热能力，W/(m·K)。
tw2
?x
3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q ? ? ? ? tw1 ? tw 2
A
?
?
?
A?
tw1 ? tw 2
?
?
tw1 ? t w 2
8ห้องสมุดไป่ตู้
8－3 热辐射
辐射： 指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能
的现象
解释辐射现象的两种理论 ： 电磁理论与量子理论
电磁波的数学描述： c ? ??
c — 某介质中的光速, c ? c0 n
c0 ? 3.0 ? 108 m/s 为真空中的光速; n 为介质的折射率。
? — 波长, 常用? m为单位, 1? m = 10-6 m。
?
?
0
?
? A? tw1 ? tw2 ?
?
tw1 ? tw2
?
? tw1 ? tw2 R?
A?
h2 tw2
tf2
?
?x
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（3）右侧的对流换热
? ? ?
? Ah2 tw2 ? tf 2
? tw2 ? tf 2 ? tw2 ? tf 2
?
= Ah(tw – tf)
? tw ? tf 1
? tw ? tf Rh
Ah
Rh
?
1 Ah
称为对流换热热阻，单位为 W/K。
?
对流换热热阻网络：
tw
Rh
tf
6
表面传热系数的影响因素： h 的大小反映对流换热的强弱，与以下 因素有关： （1）流体的物性（热导率、粘度、密度、 比热容等）； （2）流体流动的形态（层流、湍流）； （3）流动的成因（自然对流或受迫对流）；
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热辐射的主要特点：
（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传
播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
? — 频率, 单位 s－1。
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电磁波的波谱：
? 射线：? < 5×10-5 ? m X射线： 5×10-7 ? m < ? < 5×10-2 ? m 紫外线： 4×10-3 ?m < ? < 0.38 ? m 可见光： 0.38 ? m < ? < 0.76 ? m 红外线： 0.76 ? m < ? < 103 ? m 无线电波： ? > 103 ? m
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微波： 103 ? m <? < 106 ? m
微波炉就是利用微波加热食物，因微波可 穿透塑料、玻璃和陶瓷制品，但会被食物中水 分子吸收，产生内热源，使食品均匀加热。
热辐射: 由于物体内部微观粒子的热运动而使物体 向外发射辐射能的现象。 理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但 在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射 的波长主要在0.1? m至100?m之间,包括部分紫外 线、可见光和部分红外线三个波段 。
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8－4 传热过程
传热过程：
指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁 面传递到另一侧流体的过程。
传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热
＋辐射换热）的方式传给壁面；
（2）热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面；
温
固 体
低 温
（3）热量从低温流体侧壁面以 流
（4）物体表面的形状、尺寸 ；
（5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。
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表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W/( m2?K])
1～10 100～1 000
10～100 100～15 000 2500～35 000 5000～25 000
流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象， 是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式:
? = Ah(tw – tf)
q = h (tw – tf) 5
? = Ah(tw – tf)
h 称为对流换热的 表面传热系数 （习惯称为 对流换热系数），单位为W/(m2?K)。
对流换热热阻：
流
对流换热（或对流换热＋辐射 体 壁 体
换热）的方式传给低温流体。
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通过平壁的稳态传热过程
假设：tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；? 为常数。
（1）左侧的对流换热
tf1 t
? ? ?
? Ah1
tf1 ? tw1
? tf1 ? tw1 1
? tf1 ? tw1
Ah1
Rh1
（2）平壁的导热
tw1 h1
双向的。
高温
低温 热辐射是热量传递
物体
物体 的基本方式之一 。
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辐射换热：以热辐射的方式进行的热量交换。 辐射换热的主要影响因素： （1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。 注意：
（1）热传导、热对流和热辐射三种热量传递 基本方式往往不是单独出现的；
（2）分析传热问题时首先应该弄清楚有哪些 传热方式在起作用，然后再按照每一种传热 方式的规律进行计算。 （3）如果某一种传热方式与其他传热方式相 比作用非常小，往往可以忽略。
导热现象发生在固体内部，也可发生在静 止的液体和气体之中。
本书不讨论导热的微观机理，只讨论热 量传递的宏观规律。
2
最简单的导热现象：大平壁的一维稳态导热 特点：1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；
2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；
3.平壁温度不随时间改变；
t
4.热量只沿着垂直于壁面的
方向传递。