工程热力学与传热学课程总结与体会
重点项目工程热力学与传热学课程总结与体会
重点项目工程热力学与传热学课程总结与体会能够说除了极部分情况以外,极难发觉一个行业、部门或工业过程和传热完全没有任何关系。
不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械和食品、轻工、纺织、医药等要用到很多传热学相关知识【1】而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源和农业工程等很多高新技术领域也全部在不一样程度上有赖于应用传热研究最新结果,并涌现出像相变和多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等很多交叉分支学科。
在一些步骤上,传热技术及相关材料设备研制开发甚至成为整个系统成败关键原因。
序言：经过对传热学这门课程学习,了解了传热基础知识和理论。
发觉传热学是一门基础学科应用很广泛,它会处理许很多多实际问题更是和机械制造这门学科息息相关。
传热学是研究由温度差异引发烧量传输过程科学。
传热现象在我们日常生活中司空见惯。
早在人类文明之初大家就学会了烧火取暖。
伴随工业革命到来，蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现，传热研究更是得到了飞速发展，被广泛地应用于工农业生产和大家日常生活之中。
当今世界国和国之间竞争是经济竞争，而伴伴随经济高速发展也带来了资源、人口和环境等重大国际问题。
传热学在促进经薪发展和加强环境保护方面起着举足轻重作用。
20世纪以前传热学是作为物理热学一部分而逐步发展起来。
20世纪以后，传热学作为一门独立技术学科取得快速发展，越来越多地和热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等部分学科相互渗透，形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等很多关键分支。
现在，机械工程仍不停地向传热学提出大量新课题。
如浇铸和冷冻技术中相变导热，切削加工中接触热阻和喷射冷却，等离子工艺中带电粒子传热特征。
核工程中有限空间自然对流，动力和化工机械中超临界区换热，小温差换热，两相流换热，复杂几何形状物体换热湍流换热等。
伴随激光等新试验技术引入和计算机应用，为传热学发展提供了宽广前景。
传热学心得体会
传热学心得体会传热学是研究热量如何在物体之间传递的科学领域。
通过学习传热学，我对热量的流动、传递和储存有了更深入的理解，同时也学到了一些实用的知识和技巧。
在这篇文章中，我将分享我对传热学的心得体会，并探讨热传递的基本原理和应用。
一、热传导热传导是热量通过物质内部的传递。
物质内部的分子和原子通过碰撞传递能量，形成了热量的传导。
热导率是一个物质传热性能的衡量指标。
经过学习，我了解到了一些影响热传导的因素，例如物质的导热系数、温度差、物质的结构和密度等。
同时，我也学会了如何计算热传导的速率和热阻的大小，这对实际工程问题的解决非常有帮助。
二、对流传热对流传热是通过流体的传递热量。
流体的流动使得热量得以传递，这被称为对流。
传热系数是衡量对流传热性能的一个重要指标。
在传热学中，我们学习了对流传热的基本方程和一些对流传热的实用公式。
我发现对流传热是许多工程问题中常见的热传递方式，应用广泛而重要。
三、辐射传热辐射传热是通过电磁波辐射的方式传递热量。
我们常见的太阳辐射和热电设备的辐射都属于辐射传热的范畴。
黑体辐射是辐射传热的理论基础，通过学习和理解黑体辐射的特性，我深入了解了辐射传热的机制和计算方法。
同时，辐射传热还与物体的表面特性有关，例如表面的反射能力、吸收能力和发射能力等。
掌握这些知识，我可以更好地理解和分析辐射传热的过程。
四、传热的应用传热学的研究成果在许多实际应用中起到了重要作用。
例如，工业生产过程中的热管理、建筑物的保温和散热、汽车和发动机的冷却等都涉及到传热学的知识和技术。
在学习传热学的过程中，我意识到理论知识与实际应用的紧密联系。
传热学不仅仅是一门学科，它更是一个解决实际问题的工具和方法。
总结起来，通过学习传热学，我不仅掌握了传热的基础知识和理论，还学到了一些实用的技能和方法。
传热学的应用范围广泛，对于解决工程问题和提高能源利用效率都具有重要意义。
通过不断学习和实践，我相信我能够在未来的工作和生活中更好地应用传热学的知识，并为实际问题的解决做出贡献。
传热学心得体会
传热学心得体会热是一种抽象的物理量，它可以描述物质内部分子的运动状态。
而传热学则是研究热的传递过程的学科，它在自然界和工程领域都起着重要的作用。
在我的学习过程中，我深刻体会到了传热学的重要性和深刻的物理原理，下面我将分享我的心得体会。
热的传递方式热可以通过三种方式传递：热传导、热对流和热辐射。
热传导是指热在物质内部通过分子间的传递方式进行传递。
热对流是指液体或气体的流动导致热的传递。
热辐射则是指热通过电磁波辐射的方式进行传递。
这三种方式互相联系，共同构成了传热学的重要内容。
热传导热传导是物体内部热传递的基本方式。
在物质内部，热的传递是由高温区向低温区流动的。
学习过程中，我了解到热传导的速度取决于物体的热导率、温度差、距离等因素。
这些因素不同的组合会产生不同的回答。
例如，热传导速度越快，热传导距离越短，温度差越大，热能量的传递速度就越快。
而热导率和物体的物理性质有关，是一个常数，不易改变。
热对流热对流是指热通过流体内部的流动进行传递。
在天然对流中，热在液体或气体中的密度变化引起液体或气体的对流，从而导致热的传递。
在强迫对流中，我们通过泵或风扇等装置来控制液体或气体的流动，从而传递热量。
学习传热学时，我对热对流有了更深刻的理解。
热对流是一种相对复杂的热传递方式。
根据不同的物理结构和流动状态，热对流的传热模型也不尽相同。
热辐射热辐射是指热通过电磁波辐射的方式进行传递。
学习传热学时，我知道了热辐射常用于工业中的高温设备，例如高温炉、熔炉等。
这些设备需要进行高温加热，而传统的加热方式，如热传导和热对流，不能满足要求。
相比之下，热辐射的加热方式更加高效，也更加符合工程需求。
其他有关传热学的知识物体的传热过程需要满足一些物理定律和数学方程式来进行计算和分析。
例如，热传导的计算使用傅里叶热传导定律和一维热传导方程。
热对流的计算则使用涡流及Navier-Stokes方程等。
对于不同的物理结构和流体状态，我们需要选用不同的数学工具和模型来进行计算。
工程热力学学习感想
工程热力学学习感想第一篇：工程热力学学习感想前言：工程热力学是以研究热能与其他形式的能量相互转换规律、工质的热力性质及各种热力装置工作情况的分析的一门学科。
目前，热力学的研究范围已涉及到化工、空调以及近代的低温、超导、电磁及生物等各个领域。
工程热力学属于应用科学的范畴，是工程科学的重要领域之一，是工程类各专业本科生重要的专业基础课，是研究热能和机械能相互转换的基本原理和规律，一提高热能利用为基础的一门学科。
工程热力学是研究热能和机械能相互转换的基本原理和规律，一提高热能利用为基础的一门学科，属于应用科学的范畴，是工程科学的重要领域之一，是工程类各专业本科生重要的专业基础课，是农业工程类、能源工程类、、电气信息类等专业的主要专业基础课之一。
工程热力学是关于热现象的宏观理论，它主要以热力学第一定律、热力学第二定律作为推理的基础，通过物质的压力、温度、比容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为，对宏观现象和热力过程进行研究，通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热力过程、热力循环和工质的分析研究，改进和完善热力发动机、制冷机和热泵的工作循环，提高热能利用率和热功转换效率。
自然能源的开发和利用更是人类走向繁荣的起点能源开发和利用的程度是生产发展的一个重要标志。
能源的开发和利用，不但推动着社会生产力的发展与进步，而且与国民经济发展有着密切的联系。
能源是指为人类生产和日常生活提供各种能量和动力的物质资源。
迄今为止，自然界中已为人们发现的可被利用的能源主要有风能、水能、太阳能、地热能、海洋潮汐能、核能及燃料的化学能等。
在众多能源中，人们从自然能源中获得能量的主要形式是热能。
但是长期以来，我们总是以为我国地大物博，资源丰富。
然而，我国是世界上人口最多的国家，人均资源水平极低，几乎所有人均资源都低于世界的平均水平，能源的使用已经达到瓶颈的状态，能源利用率低下，污染较严重，因此，运用工程热力学的理论知识，对实际工作中的热力过程和热力循环进行分析，才能提出提高能源利用经济性的具体途径与措施。
传热学心得体会
传热学心得体会传热学是研究热量在物体之间传递的学科，它在我们日常生活和工程实践中都扮演着重要的角色。
通过学习传热学，我深刻理解了热量的传递方式、途径和影响因素，下面将分享我对传热学的心得体会。
一、热传导：承接热量的“接力棒”热传导是物体内部热量传递的方式之一。
在传热学中，我了解到热传导是由分子之间的相互作用导致的。
当物体的一部分受热时，其周围的分子会通过碰撞将热量传递给邻近的分子。
这类似于接力赛中的接力棒，热量在物体内部通过分子相互碰撞的方式传递。
热传导的速度与物体的导热性质相关，我了解到导热性能好的物质会更有效地传导热量。
例如，金属具有良好的导热性能，因此金属制品在传热过程中会传递更多的热量。
而绝缘材料则有较低的导热性能，可以减少热量的传递。
二、对流传热：热流之水，携热而行对流传热是指热量通过流体的传递方式。
这种传递方式在我们日常生活中非常常见，例如风扇吹来的冷风、水的热量传递等。
在对流传热中，热量基本上是通过流体的对流来传递的。
对流传热的特点是需要通过流体来承载热量，并且需要有流体内的物质运动。
例如，当水加热时，受热的水会被加热并上升，而凉爽的水则下沉，形成对流。
这种对流传热方式可以使热量更快地传递，提高传热效率。
三、辐射传热：能量的跳跃传递辐射传热是指通过电磁波辐射的方式传递热量。
这种方式在太阳能、火焰热等场景中广泛应用。
辐射传热是一种无需通过介质的传递方式，热量可以直接在真空中传递。
辐射传热是由发射热辐射的源头向周围的物体传递热量。
在传热学中，我了解到热辐射是由发射、传输和吸收三个过程组成的。
当一个物体的温度高于其周围的物体时，它将以电磁波的形式发射热辐射，传递给周围的物体。
这种方式使得热量可以越过空气、液体和固体等物质直接传入目标物体内部。
四、传热过程的应用通过学习传热学，我不仅了解了传热的基本原理，还学到了如何将传热知识应用于日常生活和工程实践中。
例如，我们在空调工作原理中应用了对流传热，通过冷热空气的流动来调节室内温度。
传热学心得体会
传热学心得体会传热学是研究热量从一个物体传递到另一个物体的科学。
在学习传热学的过程中，我获得了许多有关热传递的知识和技巧，这让我深受启发。
在这篇文章中，我将分享我的一些传热学心得体会。
1. 热传递的三种方式热传递可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物体内部的分子传递，对热传导的理解对于解决热传递问题至关重要。
对流是指热量通过流体的运动传递，了解流体的性质和流动规律对于分析对流传热问题非常重要。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，了解辐射传热的原理和计算方法对于解决相应问题是必不可少的。
2. 热传导的热阻和热导率热传导的过程中，物体的大小、形状、温度差和材料的热导率都会影响热传导的效率。
热阻是指物体对热流的阻碍程度，可以用来描述物体传热性能的好坏。
热导率是指单位时间内单位面积上热量通过物体的能力，物体的热导率越大，热传导越快。
了解热阻和热导率的概念及其计算方法有助于我们更好地理解和分析传热问题。
3. 对流传热的流体性质对流传热是热量通过流体的运动传递，了解流体的性质对于分析对流传热问题是非常重要的。
流体的流动形式可以分为层流和湍流，层流时流体流动平稳有序，湍流时流体流动紊乱不规则。
此外，液体和气体的性质也会影响对流传热的方式和效率。
对流传热的研究可以帮助我们优化流体的性质和流动条件，提高对流传热过程的效率。
4. 辐射传热的计算辐射传热是由物体表面的热辐射引起的，了解辐射传热的原理和计算方法对于解决辐射传热问题非常重要。
辐射传热可以通过斯特藩—玻尔兹曼定律进行计算，该定律描述了辐射热通量与温度的关系。
除了斯特藩—玻尔兹曼定律，辐射传热还受到物体表面的发射率、反射率和吸收率的影响。
掌握计算辐射传热的方法可以帮助我们更好地理解和解决实际问题。
5. 传热学在工程中的应用传热学是工程学科中非常重要的一部分，被广泛应用于许多领域。
例如，在热力学工程中，热传递的分析和计算对于设计高效的热能设备非常重要。
2023年热力学总结及学习感想
2023年热力学总结及学习感想在过去的一年里，我在学习热力学方面取得了很大的进步。
通过深入学习和实践，我对热力学的基本原理和应用有了更深入的理解。
下面我将对2023年热力学的学习总结和感想进行详细的阐述。
首先，我在热力学的学习过程中掌握了基本的概念和定律。
熟悉了理想气体状态方程、焓、熵等基本概念，并理解了热力学第一定律和第二定律的内涵和应用。
这些基本概念和定律为我进一步学习更复杂的热力学问题打下了坚实的基础。
其次，我对热力学的应用有了更全面的认识。
热力学在自然界和工程领域中有广泛的应用，比如在能源转化、环境工程和材料科学等方面都有重要的作用。
通过实际案例的学习，我学会了如何应用热力学的知识解决问题，并且在解决实际问题的过程中不断提高了自己的能力。
同时，我也深刻认识到热力学学习的重要性。
热力学是物理学中的一门基础学科，对于理解和研究物质的宏观行为有着重要的意义。
在学习热力学的过程中，我不仅仅学到了具体的知识和技能，更重要的是培养了科学思维和分析问题的能力。
这些能力在今后的学习和工作中都将发挥重要的作用。
此外，我还发现热力学学习需要不断的实践和探索。
热力学虽然有一套完整的理论体系，但是在实际应用中常常遇到复杂的情况和问题。
只有通过实际操作和动手实践，我们才能够更加深入地理解热力学的原理和应用。
因此，在学习热力学的过程中，我会注重实践环节，加强与实际问题的联系，提高自己的应用能力和解决问题的能力。
最后，我还发现热力学学习需要与其他学科进行深入的交叉融合。
热力学与物理学、化学、工程学等学科有着密切的关联，其理论和方法都可以在其他学科中得到应用和发展。
在今后的学习中，我将会与其他学科的知识进行交叉学习和融合，以提供更多的视角和方法来理解和解决问题。
总而言之，热力学的学习是一个艰辛但又充满挑战和乐趣的过程。
在2023年的学习中，我不仅仅掌握了热力学的基本概念和定律，更重要的是通过实践和探索，培养了自己的科学思维和问题解决能力。
工程热力学与传热学总结与复习
工程热力学与传热学总结与复习一、工程热力学1.热力学基本概念：温度、压力、体积、能量、功、热量等。
2.热力学第一定律：能量守恒原理，能量的转化与传递。
3.热力学第二定律：熵增原理，能量转化的方向性和能量质量的评价。
4.热力学循环：热力学循环的性质和效率计算。
5.热力学性质：热容、比热、比容等，理想气体方程等。
6.相变与理想气体：气体的状态方程，相变的特性和计算。
7.热力学平衡与稳定性：热力学平衡条件和稳定性判据。
8.热力学性能分析：绝热效率、功率、热效率等。
二、传热学1.传热基本概念：传热方式（传导、对流、辐射）、传热热流量。
2.热传导：热传导过程的数学模型、导热系数、傅里叶热传导定律等。
3.对流传热：强制对流和自然对流，传热换热系数的计算和影响因素。
4.辐射传热：黑体辐射、斯特藩—玻尔兹曼定律、辐射传热换热系数等。
5.热传导与热对流的复合传热：壁面传热、换热器传热、管壳传热等。
6.传热器件性能：传热器件的热阻、效率、流动阻力等。
1.理解基本概念：温度、压力、体积、能量、功、热量等的概念和关系。
2.强化热力学基本定律：热力学第一定律和第二定律的应用，能量转化与传递的分析。
3.熟悉状态方程：理想气体方程等的使用，相变的特性和计算方法。
4.学会评价热力学性能：热力学循环的性质和效率计算，热力学性能分析的方法。
5.掌握传热方式和模型：传热方式的概念和特点，热传导、对流传热和辐射传热的数学模型。
6.熟练计算传热换热系数：热传导、对流传热和辐射传热的传热换热系数的计算方法。
7.理解传热过程中的复合传热：热传导与热对流的复合传热的分析和计算方法。
8.增强对传热器件性能的认识：传热器件性能评价的指标和计算方法。
在复习过程中，可以通过阅读教材和相关的参考书籍深入学习热力学和传热学的理论知识。
同时，要结合例题和习题进行练习，加强对概念和公式的运用和理解。
此外，可以通过查找工程实例和实验数据来应用所学知识，加深对热力学和传热学的认识和理解。
工程热力学及传热学课程中的几点教学体会
工程热力学及传热学课程中的几点教学体会作者：冯立品来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第08期摘要：“工程热力学及传热学”是一门与工程实际联系紧密、应用性很强的热科学基础课，它源于化工等工程领域中的实际工程问题。
该课程具有概念抽象、难点多、计算关联式多，并且与工程实际贴近等特点，而使这门课一直被认为是既难教也难学的一门课。
本文作者结合自身在讲授该课程过程中的实际教学经验，就如何在课堂上调动学生的积极性、教学方法多样化及最终考核方式谈了几点自己的体会。
关键词：工程热力学；传热学；N+2考核Abstract："Engineering thermodynamics and heat transfer theory"is a basic course of thermal science which is closely related to engineering practice and has strong application. It is derived from practical engineering problems in engineering fields such as chemical engineering. The course has the characteristics of abstract concept， many difficulties， many calculation and connection with the engineering practice， and it has always been considered as a difficult and difficult course. The author， in combination with his own teaching experience in the course of teaching the course， talks about how to mobilize the enthusiasm of the students in the classroom， the diversification of teaching methods and the way of final assessment.Key words：Engineering Thermodynamics；heat transfer；N+2assessment热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门，像传统的工业领域，如化工、能源动力、冶金等；高新技术领域，如航空航天、核能、材料等[1]。
工程热力学总结
“工程热力学”课程总结
一般概念
质量守恒
第一定律
第二定律
第三定律
过程
工质
“工程热力学”课程总结
一般概念
热力系统、温度、平衡、准静态、可逆、循环、状态参数等
第一定律
能的数量关系
闭口、开口、循环 化学反应（反应热）
01
02
03
“工程热力学”课程总结
第二定律
表述、卡诺定理 克氏不等式、熵、Ex、作功能力损失 过程方向、最大（小）功，化学平衡判据
某闭口系统经1-a-2压缩过程，吸热6kJ，外界耗功30kJ；若该系统经2-b-1过程后回到了原状态，其间向外放热9kJ，则2-b-1过程中系统对外做功为（）。
01
某一过程中，使工质熵增加25kJ/K，且从热源（300K）吸热6000kJ，此过程是（）。 a.可逆过程； b. 不可逆过程； c.不能实现
能的质量
第三定律
05
绝对熵
“工程热力学”课程总结
“工程热力学”课程总结
过程
化学反应过程
热力过程
闭口系热力过程
开口系热力过程
循环
制冷热泵
内燃机
外燃机
柴油
汽油
燃气轮机
空气压缩
蒸气压缩
吸收
热机
蒸汽动力
工质
种类
研究方法
状态参数全微分特征
Maxwell式
理想气体
实际气体
混合气体
比热关系式
湿空气
水蒸气
制冷工质
Tel：
Email：
试题示例
简答题
01
某理想气体k=1.4，Rg=290 J/(kg•K)，假定其比热容为定值，试问该气体能否从初态p1=3×105 Pa、t1=157℃绝热膨胀至终态p2=1×105 Pa、t2=57℃？
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工程热力学与传热学题目:工程热力学与传热学课程总结与体会院系:水利建筑工程学院给排水科学与工程班级:给排水科学与工程一班姓名:张琦文指导老师:姚雪东日期:2016年5月1日认识瞧法地位作用存在问题解决措施未来发展展望传热学在高新技术领域中的应用摘要: 热传递现象无时无处不在【2】它的影响几乎遍及现代所有的工业部门【1】也渗透到农业、林业等许多技术部门中。
本文介绍了航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域在不同程度上应用传热研究的最新成果。
可以说除了极个别的情况以外,很难发现一个行业、部门或者工业过程与传热完全没有任何关系。
不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识【1】而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果,并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。
在某些环节上,传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。
前言:通过对传热学这门课程的学习,了解了传热的基本知识与理论。
发现传热学就是一门基础学科应用非常广泛,它会解决许许多多的实际问题更就是与机械制造这门学科息息相关。
传热学就是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。
传热现象在我们的日常生活中司空见惯。
早在人类文明之初人们就学会了烧火取暖。
随着工业革命的到来,蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现,传热研究更就是得到了飞速的发展,被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。
当今世界国与国之间的竞争就是经济竞争,而伴随着经济的高速发展也带来了资源、人口与环境等重大国际问题。
传热学在促进经薪发展与加强环境保护方面起着举足轻重的作用。
20世纪以前传热学就是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。
20世纪以后,传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展,越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学与机械工程学等一些学科相互渗透,形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热与数值计算传热等许多重要分支。
现在,机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。
如浇铸与冷冻技术中的相变导热,切削加工中的接触热阻与喷射冷却,等离子工艺中带电粒子的传热特性。
核工程中有限空间的自然对流,动力与化工机械中超临界区换热,小温差换热,两相流换热,复杂几何形状物体的换热湍流换热等。
随着激光等新的实验技术的引入与计算机的应用,为传热学的发展提供了广阔前景。
传热学就是研究热量传递规律的一门学科,生产部门存在的多种多样的热量传递问题都可以用传热学来解决,这些部门包括能源、化工、冶金、建筑、机械制造、电子、制冷、航天航空、农业、环境保护等。
随着传热学的理论体系日趋完善,内容不断充实,已经发展为现代科学技术中充满活力的一门重要技术基础学科。
传热学就是研究不同温度的物体或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。
传热不仅就是常见的自然现象,而且广泛存在于工程技术领域。
例如,提高锅炉的蒸汽产量,防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸与曲轴的热应力、确定换热器的传热面积与控制热加工时零件的变形等都就是典型的传热问题。
传热的基本方式有热传导、热对流与热辐射三种。
热传导就是指在不涉及物质转移的情况下,热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程,简称导热。
热对流就是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。
工程上广泛遇到的对流换热就是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程,它就是热传导与热对流综合作用的结果。
决定换热强度的主要因素就是对流的运动情况。
热辐射就是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。
它就是波长在0、1~100微米之间的电磁辐射,因此与其她传热方式不同热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。
太阳就就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。
每一物体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力也能吸收周围环境对它的辐射热。
辐射与吸收所综合导致的热量转移称为辐射换热。
实际传热过程一般都不就是单一的传热方式,如火焰对炉壁的传热就就是辐射、对流与传导的综合,而不同的传热方式则遵循不同的传热规律。
为了分析方便,人们在传热研究中把三种传热方式分解开来,然后再加以综合。
一、在航空航天、核能、微电子领域的应用(1)人类征服天空与宇宙空间的不懈努力以及所取得的巨大成果,就是当今世界上各领域高技术、新材料研究最集中的体现。
其中传热学所起的作用功不可没。
据美国航空与宇宙航行局(NASA)所作的技术分析,美国航天飞机的技术关键只有一个半,这半个就是大推力的液氢—液氧火箭发动机(其中自然与传热有密切的关系),而那一个关键则就是所谓“热防护系统”(TPS),即指以航天飞机外表面的防热瓦为主的整个热防护结构。
它被视为可反复使用的航天飞机成败的最大关键。
之所以把热防护系统提到如此重要的地位,就是由于航天飞机极端复杂的气动热环境以及要求该防热系统必须能够重复使用造成的。
举几个数字为证,航天飞机在地球轨道上将反复地经受因太阳直接辐照产生的高温与进入地球阴影时面对接近0K的宇亩空间导致的低温变化范围达到-157—55℃,同时还要经受1、33×10-4Pa的高真空环境,在以7、5km/s 的速度从120km高度重返地球大气层时,飞行器表面的热流密度大约达到2、5×105W/m2机翼前缘与头锥帽上的温度高达1650℃,除此之外还必须能够经受太阳紫外线、高能粒子与微陨石可能的撞击。
在这样严酷的情况下要能够保证飞行安全内部的人员、设备不受任何干扰,必须采取特殊有效的热防护措施,为此先后研制成功并投入使用的第一代低温陶瓷防热瓦(LRSI)LI—900、第二代高温陶瓷防热瓦(HRSI)LI—2200以及较晚研制成功的由氧化硅纤维与氧化铝纤维组成的第二代陶瓷瓦HTP就是这一系统的核心。
(2)红外辐射除了可以用于工业加热与物料干燥之外,红外测试技术还具有不干扰、不破坏原有温度分布的突出优点,因而在资源勘查、农作物估产、环境监测、火灾防护、医疗诊断,甚至刑事案件的侦破与军事侦察、跟踪等许多高技术领域当中扮演着重要的角色。
(3)多孔介质中的传热传质就是当今传热学科很活跃的一个前沿领域。
所谓多孔介质就是以自然形态存在的一类特殊材料,如土壤的闭粒结构,很多建筑材料,如混凝土、砖、砂石等,生物材料,像人与动物的组织、脏器与皮肤等。
它们一般就是由固体骨架或固体颗粒堆积组成的多相体系,其中的质量、动量与热量的传递规律就是揭开很多大自然秘密的关键因素。
燃气轮机高温叶片的发散冷却技术,石油热采地热利用中地下热储的热量传递,利用土壤岩层进行蓄热、蓄冷,化工反应器如固定床与催化剂填充床中的传热传质过程,核废料在地下的安全存放,生物体与食品的贮存保鲜技术,城市污水及工业废水的排放、扩散(注入或渗入地下)与控制,农作物的节水灌溉技术,谷物的长期存贮(冷却及干燥)等均属于多孔介质传热传质研究的范畴。
人们还发现多孔材料常常就是性能优良的强化传热传质媒体与隔热性能良好的热绝缘材料。
为此已设计生产出各种“模拟的”人造多孔体材料,用它们制造换热设备以达到强化传热的目的或者制造用于极低温度环境下的超级隔热材料。
二、在生物医学工程、环境工程领域(1)生物传热学就是近年才发展起来的新兴传热学科分支。
虽然远末达到完善的程度却已经显示出强大的生命力与令人鼓舞的应用前景。
它就是由生物学、临床医学与传热学多个学科领域交叉形成的一门新学科,其目的在于通过把传热学的基本原理与研究方法、手段引入到生物与医学工程领域中,探讨物质与能量在生物体内的传输规律,以便为诸多至今末解开的生物医学难题寻求有效的解决方案。
比如人体器官、组织及皮肤癌变的热诊断与高温治疗,激光与超低温外科手术,人体器官移植与冷冻贮存,胚胎的低温保存,烧伤、烫伤与冻伤的临床治疗及康复等。
除此以外,摸清生物传热的基本规律还可以为开发各种热疗与热诊断用的仪器设备奠定必要的理论基础。
研究生物传热的困难在于生物组织本身的结构极其复杂,它们一般既就是各向异性体,又就是多相体、多孔体,同时还存在因生物代谢产生的内热源。
生物体内有很多血管,要确定因血液灌流导致的热量传递就是非常困难的。
而且几乎所有的动物、甚至一些植物都具备通过中枢神经系统来感知与调节自身温度的能力,这就是一套极复杂的温度传感与控制体系。
加之生物体内的传热温差通常非常小,生物材料的特性随民族、年龄、性别与身体状况等因素各不相同。
(2)以化石燃料(煤炭、石油与天然气)为主构成的常规能源终将耗尽,而且已经为期不远。
以太阳能、地热能、海洋能(包括海洋温差与波浪能)以及效率更高的发电方式,如氢燃料电池、磁流体发电乃至可控核聚变为代表的新能源总要逐步走向前台,成为人类的主要消费能源。
这些新型能源的获得、转换与使用都要以传热学的基本原理为指导。
可以预计,这些新型能源技术的逐步完善一定会极大地推动传热学科的进一步发展。
比如太阳能热利用就必须妥善地解决低能量密度情况下热能的有效采集与转换,以及因昼夜更替、气候变化带来的贮能问题。
再比如地球上蕴藏海洋温差能的海域达到6×107/m2,发电能力达到1012W量级。
但就是可利用的温差仅15—25℃,要在这样小的温差下充分利用这个巨大的能源,非得有换热效率极高的热交换设备不可。
(3)以计算机芯片为代表的微电子元器件发展迅速,随着芯片体积微型化,线宽迅速下降,芯片表面的热流密度已经超过106w/m2,因此有“热障”之说,这对微型化高效冷却技术提出了极高的要求。
近年用于高端服务器与桌面工作站的新型空气冷却装置的冷却能力也已经达到105w/m2。
(4)现代的机械加工工艺已经不限于传统的车、钳、铣、刨像激光钻孔、激光切割这类高热流、超短时间的新型加工手段已经用于石油钻井管等一些有特殊要求的场合,并取得了良好的技术与经济效益。
这类特殊加工方式所涉及的热量传递问题己不能再用传统的导热理论来分析,而必须加入对热量传输速度的考虑,这类问题被称为“非博里叶导热”。
(5)环境与发展就是当今全世界各国普通关注的两大问题。
为了快速发展经济,不合理地甚至掠夺式地开发自然资源,以及在工业化初期对各种污染处理不当或者未加处理就任意排放的现象十分普遍,造成的后果就是极其严重的。
环境污染主要由大气污染、水体污染与固体废物污染构成。
仅就大气污染而言,主要包括气溶胶状态污染物(指固态、液态粒子利它们在气体中的悬浮物)、硫化物、氮氧化物、碳氧化物与碳氢化合物。
气溶胶按粒径大小又分为总悬浮颗粒物、飘尘、降尘与可吸入粒子,这些都就是评价大气质量的主要指标,同时也就是对人身健康构成威胁的丰要因素。