传热学第1章-32学时
传热学A-第一章
传热学 Heat Transfer
§1-2 热量传递的三种基本方式
传热学 Heat Transfer
一.热传导（简称导热） 1.定义：同一物体不同温度的各部分之间,或温度 不同的两物体直接接触时，依靠分子、原子及自 由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
传热学 Heat Transfer
传热学 Heat Transfer
3.分类 对流换热按照不同的原因可分为多种类型 流动起因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。 是否相变，分为：相变对流换热和无相变对流换热。
传热学 Heat Transfer
4.基本计算式—(牛顿冷却公式)
q = Φ A = h(tw − t f ) ⎡W m ⎤ ⎣ ⎦
δ
x
传热学 Heat Transfer
二.热对流 1.定义：流体各部分之间发生相对位移时，冷热 流体相互掺混所引起的热量传递过程。
传热学 Heat Transfer
2.特点 ①对流仅能发生在流体中 t
f
tw
Φ
②对流换热：流体流过温度不同的固体壁面时的 热量传递过程,称对流换热.（工程上感兴趣） 对流换热既有对流,也有导热,不属于基本的 传热方式.
传热学 Heat Transfer
第一章 绪 论
本章将论述传热学的研究内容,简介热量 传递的三种基本方式以及由这些方式组合而成 的传热过程，从而对这门学科的研究内容有一 个大体了解。
传热学 Heat Transfer
§1-1 传热学概述
一、传热与传热学 传热：是物质在温差作用下所发生的热量传递。 传热学：研究热量传递规律的一门学科。 研究内容：热量传递的机理、规律、计算和测试方 法。
R U
t1
华北电力大学传热学精品课件
[ ] 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
传热学-第一章-绪论lujinli
2. 传热学与工程热力学的关系
安
(heat transfer and engineering thermodynamic)
徽
工 业 大
(1)热力学
+
传热学 = 热科学(Thermal Science)
Figures
学
大
业
工
安 徽
AnHui University of Technology
Animation
学
大
业
工
安 徽
AnHui University of Technology
安 Chapter 1 Introduction
徽
工 业
何谓传热？ （What）
大 学
如何传热？ （How）
CHAPTER 1
大 导热 / Conduction
学
– 稳态热传导
CHAPTER 2
– 非稳态热传导
CHAPTER 3
AnHui University of Technology
– 热传导问题的数值解法
CHAPTER 4
对流 / Convective
– 对流传热的理论基础
CHAPTER 5
安
徽 工 业
传热学
大
学
Heat Transfer
AnHui University of Technology
2015.9
安
Learning Objectives
徽
工
业 大 学
学生必须理解所论主题的有关术语的含义及其与物 理原理之间的内在联系
传热学第一章PPT学习教案
1
tf1 t'f 2 1 1
h1
h1 h2
第41页/共42页
第38页/共42页
由： 导热热阻 对流热阻 辐射热阻
各种情况下热阻表达及其
推导过程
Φ t Rt
Φ A t
R A
Φ hAt
Rh
1 hA
Φ A(T 4w1 T 4w2)
Rr
1 A(T 2w1 T 2w2 )(Tw1
Tw2 )
第39页/共42页
串联热阻叠加原则
在一个串 联的热 量传递 过程中 ，如果 通过每 个环节 的热流 量都相 同，则 各串联 环节的 总热阻 等于各 串联环 节热阻 的和。
力强？
• 对流换热方式 >> 导热方式
第16页/共42页
流体微团如何实现宏观位移
• 机械设备形成的外 力场作用
温差造成流体密度差， 在重力场作用下所形成 的浮力作用
第17页/共42页
对流换热的两种形式
强迫对流（Forced Convection） 自然对流（Natural Convection）
传热学第一章
会计学
1
本章话 题?
传热学的重 要性
传热学与工程热 力学的联系和区 别
热量传递的基本 方式
如何分析传热 问题
第1页/共42页
首 先第一 话题
什么是传 热学呢？
研究热量传递的一 门学问
包含定性的机理分 析
也包含定量的工程 计算
第2页/共42页
传热学能 解决什么 问题呢？
理解并掌握增强或 减小传热的方法和 举措 计算特定场合热量 传递的大小
串联传热 ，稳态 ，没有 内热源
将复杂的传热过程分成若干部
传热学-第一章 绪论PPTPPT幻灯片
• 传热学：研究热量传递规律的一门科学， 热量传递的机理、规律、计算和测试方法
• 燃烧学：研究燃烧现象和燃烧机理
• 制冷与低温：用人工的方法在一定时间和一定空 间内将某物体或流体冷却，使其温度降到环境温度 以下或很低的温度并保持该温度
授课计划 （48学时）
说明：只研究导热现象的宏观规律。
4 、导热的基本规律
1 ）傅立叶定律 （ 1822年，法国数学家Fourier）
如左图所示的两个表面分别维持均 匀恒定温度的平板，是个一维导热 问题。对于x方向上任意一个厚度为 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
第一章 绪论（4学时） 第二章 导热基本定律及稳态导热（8学时） 第三章 非稳态导热（6学时） 第四章 导热数值解法基础（2学时） 第五章 单相流体对流换热（8学时） 第六章 凝结与沸腾换热（2学时） 第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性（4学时） 第八章 辐射换热计算（6学时） 第九章 传热过程分析与换热器计算（8学时） 成绩权重：考试 70%，作业30％。
c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃， 以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？
d 为什么下雪不冷、化雪冷？
为什么水壶的提把要包上橡胶？
不同材质的汤匙放入热水中，哪个黄油 融解更快？
生产技术领域大量存在传热问题
a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷 却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却； 卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大 气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却； 核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、 化学火箭）；太阳能高空无人飞机
❖ 自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍
传热学第四版第一章
第一章1-1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为20℃。
他希望晚上回到房间时的温度能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功率为15W 的电风扇，该房间的长、宽、高分别为5m 、3m 、2.5m 。
如果该大学生10h 以后回来，试估算房间的平均温度是多少？ 解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的热交换，但是电风扇要在房间内做工产生热量：为J 54000036001015＝⨯⨯全部被房间的空气吸收而升温，空气在20℃时的比热为：1.005KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m 3,所以89.11005.1205.15.235105400003=⨯⨯⨯⨯⨯=∆-t当他回来时房间的温度近似为32℃。
1-2理发吹风器的结构示意图如附图所示，风道的流通面积2260cm A =，进入吹风器的空气压力kPa p 100=，温度251=t ℃。
要求吹风器出口的空气温度472=t ℃，试确定流过吹风器的空气的质量流量以及吹风器出口的空气平均速度。
电加热器的功率为1500W 。
解：1-3淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟31000cm 。
冷水通过电热器从15℃被加热到43℃。
试问电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有人提出可以将用过后的热水（温度为38℃）送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。
如果该换热器能将冷水加热到27℃，试计算采用余热回收换热器后洗澡15min 可以节省多少能源？ 解：1-4对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？解：（a ）中热量交换的方式主要为热传导。
（b ）热量交换的方式主要有热传导和自然对流。
所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（a ）布置。
1-5 一个内部发热的圆球悬挂于室内，对于附图所示的三种情况，试分析：（1）圆球表面散热的方式；（2）圆球表面与空气之间的换热方式。
《传热学》课程教学大纲
《传热学》课程教学大纲《传热学》是能源与动力专业的基础课程，在许多工程技术领域着有着广泛的应用。
本课程主要包括：研究热量传递的规律，学习热传导、热对流和热辐射三种基本传热方式、综合传热过程与换热器的基本理论及计算和实验过程。
通过课程教学结合实验和课程设计，培养学生运用热量传递的基本理论和研究方法去分析、解决实际工程和科学问题的能力，为学习一系列后续专业课程提供基本的知识理论和技能，为以后从事热能合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计等方面工作打下坚实的基础。
通过本课程的理论学习，使学生具备如下知识和能力：1、学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，具备基本的抽象思维基本能力，培养学生整体思维、融会贯通、学会学习的能力。
2、熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的基本理论规律、掌握传热的理论分析方法，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题；掌握计算各类热量传递过程的基本方法，了解强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施，能对换热器进行设计。
3、具备分析工程传热问题的基本方法和能力，了解本课程的发展动态和新技术，能对典型的工程传热问题进行计算。
二、课程教学的内容及学时分配1、课程理论教学内容及要求《传热学》课程主要以讲授、讨论、分析计算为主，以课堂测验、实验教学为辅。
课堂教学将利用MOOC平台和先进通讯工具辅助教学，调动学习积极性，提高教学效率。
本课程目标、知识单元与学时分配见表1。
表1 课程目标、知识单元与学时分配2、课程实验教学内容及要求本课程实验注重基础知识、基本技能的培养，以加强学生基本实验操作训练，增强感性认识，以期达到用所学理论知识解决实际问题的能力，为学生适应社会各方面工程实际需要打下良好的基础，使学生初步具备分析、整理实验数据的能力。
通过实验，使学生具备如下知识和能力：1）、学会设备操作、报告撰写基础知识，培养学生在实验中提出问题、分析问题、解决问题的能力和对实验数据的综合处理、归纳分析、得出实验结论的能力。
《传热学》课程教学大纲
《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程编码：CJX0120课程学时：56学分：3.5适用对象：机械系能动和建环专业先修课程：高等数学，物理，流体力学使用教材：戴锅生编，《传热学》，第二版，北京：高等教育出版社，1999主要参考书：[1]杨世铭、陶文铨主编，《传热学》，第四版，北京：高等教育出版社，2006[2]傅秦生主编，《热工基础与应用》，第三版，北京：机械工业出版社，2015一、课程性质、目的和任务传热学是研究热量传递规律及其应用，以提高热能利用经济性的一门学科。
传热学是我院机械系能动和建环专业的一门必修的主干专业基础课程。
本课程不仅为学生学习有关的专业课程提供基本的理论知识，而且也为学生以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计和开发研究等方面的工作打下必要的基础。
通过本课程的学习1. 应使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力；2. 掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算（包括理论分析和数值计算）能力。
二、教学基本要求要求学生熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题。
掌握计算各类热量传递过程的基本方法，能对典型的工程传热问题进行计算，能对间壁式换热器进行热设计。
掌握强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施。
三、课程内容第一章绪论了解传热学与工程热力学在研究内容和方法上的区别，掌握传热学的研究对象、任务、方法及其在工程中的应用。
作为一门研究热量传递基本规律及其应用的技术基础课，学习目的在于掌握一般工程技术中热量传递的基本规律和处理传热问题的基本方法，以提高热能直接利用的经济性；能够应用这些知识来解决遇到的实际问题；并为学习有关的工程技术课程提供必要的理论基础。
掌握热量传递的基本方式：导热、对流和热辐射的概念和所传递热量的基本计算公式。
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t x, x , - t x , t f x
1.4 传热学的研究方法 (Research methods)？
实验研究
1.4 传热学的研究方法 (Research methods)？
数值计算
1.4 本课程的要求 (Requirements)？
参考书
1、曹玉璋 编， 传热学，北京航空航天大学出版社。
2、杨世铭、陶文铨编著，传热学，第三版， 高等教育出版社。
3、John H. Lienhard IV/John H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook, 3rd Edition /lienhard/www/ahtt.html
1.4 传热学的研究方法 (Research methods)？
理论分析 实验研究 数值计算
1.4 传热学的研究方法 (Research methods)？
控制方程： 导热微分方程
t 2t a x 2
0 x
理论分析
初始条件：
0 , t x, t 0 , 0 x
1.4 本课程的要求 (Requirements)？
网站: 202.112.134.13
1.4 本课程的要求 (Requirements)？
考核:
√平时15%, 包括作业及课堂随机抽查！ √期末85% √随机点名抽查，累计3次不到课者取消考
试资格
传热学
传热学的历史、发展方向 (History and Trends)？ 传热学的基本内容(Contents)？ 传热学的研究方法 (Research methods)？ 本课程的要求 (Requirements)？ 如何学好传热学(How)？ 为什么要学习传热学(Why)？ 传热学研究的对象(Object)？
特点： 物体各部分间无宏观相对位移;
热量在传递过程中无能量形式的变化。
1.5 传热学的基本内容(Contents) (1) 导热(Heat Conduction)
计算公式：
为导热系数， W/(m . oC)
W/(m .K)
A F
t1 t2
1.5 传热学的基本内容(Contents)
(2) 热对流(Convection)
传热学
传热学的历史、发展方向 (History and Trends)？ 传热学的基本内容(Contents)？ 传热学的研究方法 (Research methods)？ 本课程的要求 (Requirements)？ 如何学好传热学(How)？ 为什么要学习传热学(Why)？ 传热学研究的对象(Object)？
1.5 传热学的基本内容(Contents) (1) 导热(Heat Conduction)
定义： 热量从物体中温度较高的部分传到温度较 低的部分或者从温度较高的物体传到与其 接触的温度较低的物体。
高温区
低温区ontents) (1) 导热(Heat Conduction)
对流换热的分类：
自然对流
强迫对流
相变换热
1.5 传热学的基本内容(Contents) (2) 热对流(Convection)
对流换热的计算公式：
Φ hAt f t w
Φ hAt w t f
Φ hAΔt
tf A tw
1.5 传热学的基本内容(Contents) (3) 热辐射(Termal Radiation)
过程有较为深刻的理解。
学会传热学分析和解决实际问题的思路和方法，
培养综合分析问题的能力和创造性的思维能力 。
加强工程实际训练，理论与实践相结合,培养工程
分析能力和灵活应用经验公式、计算图表的能力。
传热学
传热学的历史、发展方向 (History and Trends)？ 传热学的基本内容(Contents)？ 传热学的研究方法 (Research methods)？ 本课程的要求 (Requirements)？ 如何学好传热学(How)？ 为什么要学习传热学(Why)？ 传热学研究的对象(Object)？
1.3 如何学好传热学(How)？
传热学课程的特点：
理论严谨、工程性很强。
专业基础课。 是联系基础课与专业课的纽带。 三大守恒定律是贯穿全书的主线。
1.3 如何学好传热学(How)？
传热学课程的学习方法：
抓住主线，注意各内容是如何围绕主线展开的。 重视基本概念和基本理论, 做到对所研究的物理
1.5 传热学的基本内容(Contents)
热量传递的三种基本形式
There are three basic ways that heat may be transferred between substances at different temperatures： ★Conduction ★Convection ★Radiation.
3
~
1.5 传热学的基本内容(Contents) (1) 导热(Heat Conduction)
定义： 热量从物体中温度较高的部分传到温度较 低的部分或者从温度较高的物体传到与其 接触的温度较低的物体。
Conduction is the transfer of heat from a high temperature region to a low temperature region within a body or from a high temperature body to a low temperature body in physical contact.
热辐射： 由于热的原因而产生的辐射，物体 将内能转变为电磁波，或者物体吸 收电磁波而变为内能。
T>0K
1.5 传热学的基本内容(Contents) (3) 热辐射(Termal Radiation)
特点： 能量可在真空中传播; 热量在传递过程中发生形式上的变化。
计算公式：
Φ AT
1.1 传热学研究的对象(Object) ？
自然界温差无处不在、无处不有。 传热学——研究由温差引起热量转 移规律的科学。
1.1 传热学研究的对象(Object) ？
传热学和热力学的关系 1、相同点 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。 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。
定义： 在流体中温度不同的各部分之间发生相对 位移时所引起的热量传递。
Convection is the flow of heat from a hot region to a cool region through a bulk, macroscopic movement of fluid.
1.5 传热学的基本内容(Contents) (2) 热对流(Convection)
对流换热与热对流不同， 对流换热既有热对流， 也有导热；不是基本传 热方式
1.5 传热学的基本内容(Contents) (2) 热对流(Convection)
对流换热： 流体流过固体壁面时的热量交换。
Heat transfers between a solid and a fluid when there is a temperature difference between the fluid and the solid.
1.4 本课程的要求 (Requirements)？
传热学在人才培养中的地位与作用
象计算机基础、力学基础、电工基础等一样，热力学、
传热学等热工基础是现代工程技术人才必备的基础，是
21世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成部分。
1.4 本课程的要求 (Requirements)？
要求
通过 a 对传热机理的学习 b 传热关系式的推导 c 传热速率的计算
1.1 传热学研究的对象(Object) ？
传热学和热力学的关系 2、不同点 A）研究对象的不同 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）时间 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：研究过程和非平衡态
1.1 传热学研究的对象(Object) ？
500℃
热力学：tm , Q 传热学：过程的速率 t f ( x, y, z, ); Φ f ( )
工程热力学研究的是最终状态、不 涉及速率和设备尺寸；而传热学引 入了时间和设备尺寸。
30℃
传热学
传热学的历史、发展方向 (History and Trends)？ 传热学的基本内容(Contents)？ 传热学的研究方法 (Research methods)？ 本课程的要求 (Requirements)？ 如何学好传热学(How)？ 为什么要学习传热学(Why)？ 传热学研究的对象(Object)？
传热学
传热学的历史、发展方向 (History and Trends)？ 传热学的基本内容(Contents)？ 传热学的研究方法 (Research methods)？ 本课程的要求 (Requirements)？ 如何学好传热学(How)？ 为什么要学习传热学(Why)？ 传热学研究的对象(Object)？
传热学
Heat Transfer
徐国强 82317402 Guoqiang_xu@
第一章 绪论
传热学
传热学的历史、发展方向 (History and Trends)？ 传热学的基本内容(Contents)？ 传热学的研究方法 (Research methods)？ 本课程的要求 (Requirements)？ 如何学好传热学(How)？ 为什么要学习传热学(Why)？ 传热学研究的对象(Object)？