传热学理论基础 ppt课件
合集下载
传热学(全套课件666P) ppt课件
1A 1 (T 1 4T 2 4) （ 1-9 ）
§1-3 传热过程和传热系数
一、传热过程 1 、概念
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。
2 、传热过程的组成 传热过程一般包括串联着的三个环节组成， 即：
① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。
二、对流
1 、基本概念
1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使 流体各部分之间发生相对位移，冷热流体 相互掺混所引起的热量传递过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的 热量传递过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分：有
第一章
绪
论
§1-0 概 述
一、基本概念
❖ 1 、传热学 ❖ 传热学是研究热量传递规律的学科。 ❖ 1)物体内只要存在温差，就有热量从物
体的高温部分传向低温部分； ❖ 2)物物体。
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
t f1 tw1
Ah 1
tw1 tw2 A /
t w 2 t f 2 Ah 2
（d） （e） （f）
三式相加，整理可得:
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
也可以表示成:
（1-10）
A(tkf1tf2)A k t （1-11）
式中， k称为传热系数，单位为
。
W/ m2K
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏 观表象。
⑥ 物体的辐射能力与其温度性质有关。这 是热辐射区别于导热，对流的基本特点。
§1-3 传热过程和传热系数
一、传热过程 1 、概念
热量由壁面一侧的流体通过壁面传到 另一侧流体中去的过程称传热过程。
2 、传热过程的组成 传热过程一般包括串联着的三个环节组成， 即：
① 热流体 → 壁面高温侧； ② 壁面高温侧 → 壁面低温侧； ③ 壁面低温侧 → 冷流体。 若是稳态过程则通过串联环节的热流量相同。
二、对流
1 、基本概念
1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使 流体各部分之间发生相对位移，冷热流体 相互掺混所引起的热量传递过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随 有导热现象。
2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的 热量传递过程，称为对流换热。
2 、对流换热的分类
1）根据对流换热时是否发生相变分：有
第一章
绪
论
§1-0 概 述
一、基本概念
❖ 1 、传热学 ❖ 传热学是研究热量传递规律的学科。 ❖ 1)物体内只要存在温差，就有热量从物
体的高温部分传向低温部分； ❖ 2)物物体。
2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程 可分为两类：
t f1 tw1
Ah 1
tw1 tw2 A /
t w 2 t f 2 Ah 2
（d） （e） （f）
三式相加，整理可得:
A(t f 1 t f 2 )
1 1
h1 h2
也可以表示成:
（1-10）
A(tkf1tf2)A k t （1-11）
式中， k称为传热系数，单位为
。
W/ m2K
⑤热辐射现象仍是微观粒子性态的一种宏 观表象。
⑥ 物体的辐射能力与其温度性质有关。这 是热辐射区别于导热，对流的基本特点。
基础类传热学讲义PPT教学课件
➢干砖， λ =0.35W／(m·K) ➢水， λ =0.599W／(m·K) ➢湿砖， λ =1.0W／(m·K)
导热机理
• 机理：发生导热时，物体各部分之间不发生宏 观相对位移。
• 对气体，导热是由于气体分子无规则热运动相 互碰撞引起。
• 对固体，导电体的导热由自由电子的运动引起， 而非导电固体则通过晶格的振动来传递热量。
多层壁
复合壁
通过单层平壁的导热
➢λ为常数，第一类边界条件 ➢λ为常数，第三类边界条件 ➢λ变化，第一类边界条件
λ为常数，第一类边界条件
➢无内热源，λ为常数，壁厚δ已 知。两个表面分别维持均匀而恒 定的温度t1、t2。
➢方程：d2t/d2x=0
t
t1 t2
➢定解条件：x=0，t=t1
0δ
x
ห้องสมุดไป่ตู้
x=δ， t=t2
t tf1,h1
t1 t2
tf2,h2
➢方程：d2t/d2x=0
定解条件
➢导热问题完整的数学描述：
导热微分方程式 + 定解条件
➢定解条件：包括初始条件和边界条件
➢初始条件：τ=0 t(x,y,z,0)=f(x,y,z) ➢边界条件：指凡说明边界上过程进行的特点，反 映过程与与周围环境相互作用的条件；导热问题常 见的三类边界条件如下：已知与未知？？
➢第一类： τ＞0，tw=f1(τ) ；稳态？ ➢第二类： τ＞0，qw=-λ（υt/υn）w=f2(τ)；稳态？ ➢第三类： τ＞0， -λ（υt/υn）w =h（ tw - tf ）；稳态？
求解思路
➢思路：首先分析物理问题，在一定的简化假设条件
下，得到其数学描写(导热微分方程及定解条件)，然 后求解得到温度场。接着利用傅里叶定律进一步求解 通过物体界面的热流量或热流密度 。
导热机理
• 机理：发生导热时，物体各部分之间不发生宏 观相对位移。
• 对气体，导热是由于气体分子无规则热运动相 互碰撞引起。
• 对固体，导电体的导热由自由电子的运动引起， 而非导电固体则通过晶格的振动来传递热量。
多层壁
复合壁
通过单层平壁的导热
➢λ为常数，第一类边界条件 ➢λ为常数，第三类边界条件 ➢λ变化，第一类边界条件
λ为常数，第一类边界条件
➢无内热源，λ为常数，壁厚δ已 知。两个表面分别维持均匀而恒 定的温度t1、t2。
➢方程：d2t/d2x=0
t
t1 t2
➢定解条件：x=0，t=t1
0δ
x
ห้องสมุดไป่ตู้
x=δ， t=t2
t tf1,h1
t1 t2
tf2,h2
➢方程：d2t/d2x=0
定解条件
➢导热问题完整的数学描述：
导热微分方程式 + 定解条件
➢定解条件：包括初始条件和边界条件
➢初始条件：τ=0 t(x,y,z,0)=f(x,y,z) ➢边界条件：指凡说明边界上过程进行的特点，反 映过程与与周围环境相互作用的条件；导热问题常 见的三类边界条件如下：已知与未知？？
➢第一类： τ＞0，tw=f1(τ) ；稳态？ ➢第二类： τ＞0，qw=-λ（υt/υn）w=f2(τ)；稳态？ ➢第三类： τ＞0， -λ（υt/υn）w =h（ tw - tf ）；稳态？
求解思路
➢思路：首先分析物理问题，在一定的简化假设条件
下，得到其数学描写(导热微分方程及定解条件)，然 后求解得到温度场。接着利用傅里叶定律进一步求解 通过物体界面的热流量或热流密度 。
传热学基本知识PPT课件
Qt1t2t3 t1t4
R1R2R3
R
通过各层的导热量相同， 各层导热所遵循的规律相同
2021
29
传热学基本知识
热传导
4、导热计算 3）单层圆筒壁的稳定热传导
特点：单层圆筒壁的导热面积不是常量，随圆
筒半径而变、同时温度也只是随半径而变。
Q t1 t2 R
t
A均
A均=2πr均L
r均
r2 r1 ln r2
导热分为两类
稳定导热：温度不随时间而变化的导热 不稳定导热：温度随时间而变化的导热
知识回顾
2021
23
传热学基本知识
热传导
2、傅里叶导热定律
热传导的速率与垂直于热流方向的表面积成正比，与壁面两侧的温差成正比，与壁厚成反比。
QAt1t2
q
Q A
t
Q
t
t R
A
Q 导热量，传热速率 , W;
导热动力 导热阻力
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
2021
36
蒸汽冷凝时的对流传热
蒸汽冷凝的对流传热
蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧 时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。蒸汽在饱 和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供 冷流体加热。
2021
37
蒸汽冷凝时的对流传热
(1) 蒸汽冷凝的方式
t t1t2 l n t1 t2 2021
当⊿t1/⊿t2＜2时
⊿t=(⊿t1+⊿t2)/2
15
（2）双侧变温时的平均温度差
并流
逆流
错流
折流
①并流时的(对数)平均温度差
传热学基本知识.ppt
(3)湿度
• 保温隔热性的多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于孔隙中充 满了水，水导热系数大于空气导热系数，加之在温度梯度的推动 下引起水分迁移而传递热量。
• 结论：物质湿度越大，它的导热系数较大；反之，导热系数较小 。 所以，在寒冷地区保温隔热时要特别注意防潮。
• 传热的基本方式：
①传热存在的条件：有温度差存在。（热量的转移总是由高 温物体向低温物体传送。
2.1.2 等温面与等温线 • 等温面是同一时刻在温度场中所有温度相同的点连
接构成的面。 • 不同的等温面与同一平面相交所得到的一簇曲线为
等温线。 • 同时刻两个不同等温线不会彼此相交。同时刻两个
不同等温线不会彼此相交。
• 2.1.3 温度梯度
• 热传递的基本条件：在温差的作用下，才有热量传递，而 在等温面（线）上不可能有热量传递，所以热量传递只能
பைடு நூலகம்
②热量传递的三种方式：导热、热对流、热辐射。
a.导热：温度不同的物体直接接触，温度较高的物体把热能 传给温度较低的物体，或在同一物体内部，热能从温度较 高的部分传给温度较低的部分的传热现象。
• 导热的特点：在传热过程中没有物质的迁移。
• 导热存在条件：单纯导热只发生在密实的固体中。
• 导热的计算:
q
• 两者关系：1℃=1K 且 T=t+273.16≈t+273 K
2.1.1 温度场
• 导热与物体内的温度场密切相关。温度场是某一时 刻空间中各点温度分布的总称。一般来说，温度场 是空间坐标和时间的函数，即
t f x, y, z,
• 上式表示物体内部温度在x、y、z三个方向和在时 间上均发生变化的三维非稳态温度场。如果温度场 不随时间变化，则上式变为
传热学--导热理论基础--ppt课件精选全文
此时表观热导率最小。最佳密度一般由实验确定。
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
传热学-绪论PPT课件
2、定义 凡是由导热、对流和热辐射两种以上的基本方式 组成的热传递过程称为复合换热。
五、传热过程
1、举例 ➢内燃机气缸中的高温燃气经气缸壁传给水套中的
冷却水。
➢暖气设备内水蒸气通过器壁散热至周围空气中。
➢冷凝器中的冷却水通过管壁从低压水蒸气吸收热 量。
2、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。
三、传热学的应用
(1)自然界中的例子
• 若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么 为什么在冬天和夏天人在房间内所穿的衣服厚度不一 样？
• 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？
(2)工程技术领域
• 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电 子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料 、军事 、科学与技术、生命科学与生物技术…
(3) 与专业相关的具体应用举例
• 发动机缸壁的传热损失，降低了发动机的热效率 • 发动机冷却系统 • 空调系统 •…
通过对传热学课程的学习，将会对解决热 传递的问题打下一定的理论基础。
1-2 热量传递的基本方式
• 热量传递过程实例 铝壶烧开水
• 热量传递的三种基本方式： 导热(热传导)、 对流(热对流) 、 热辐射。
（1）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。
（2）互相辐射的物体之间并不需要接触。即辐射 能的传递不用借助于媒介物。即使在真空中也可以 传递。
（3）热辐射不仅产生能量的转移，而且还伴随能 量形式的转化。（热能—辐射能—热能 ）
4、计算式 ①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的
3、对流换热定义 流体流过固体壁面时所发生的热传递过程。
五、传热过程
1、举例 ➢内燃机气缸中的高温燃气经气缸壁传给水套中的
冷却水。
➢暖气设备内水蒸气通过器壁散热至周围空气中。
➢冷凝器中的冷却水通过管壁从低压水蒸气吸收热 量。
2、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。
三、传热学的应用
(1)自然界中的例子
• 若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么 为什么在冬天和夏天人在房间内所穿的衣服厚度不一 样？
• 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？
(2)工程技术领域
• 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电 子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料 、军事 、科学与技术、生命科学与生物技术…
(3) 与专业相关的具体应用举例
• 发动机缸壁的传热损失，降低了发动机的热效率 • 发动机冷却系统 • 空调系统 •…
通过对传热学课程的学习，将会对解决热 传递的问题打下一定的理论基础。
1-2 热量传递的基本方式
• 热量传递过程实例 铝壶烧开水
• 热量传递的三种基本方式： 导热(热传导)、 对流(热对流) 、 热辐射。
（1）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。
（2）互相辐射的物体之间并不需要接触。即辐射 能的传递不用借助于媒介物。即使在真空中也可以 传递。
（3）热辐射不仅产生能量的转移，而且还伴随能 量形式的转化。（热能—辐射能—热能 ）
4、计算式 ①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的
3、对流换热定义 流体流过固体壁面时所发生的热传递过程。
(完整PPT)传热学
(完整PPT)传热学contents •传热学基本概念与原理•导热现象与规律•对流换热原理及应用•辐射换热基础与特性•传热过程数值计算方法•传热学实验技术与设备•传热学在工程领域应用案例目录01传热学基本概念与原理03热辐射通过电磁波传递热量的方式，不需要介质，可在真空中传播。
01热传导物体内部或两个直接接触物体之间的热量传递，由温度梯度驱动。
02热对流流体中由于温度差异引起的热量传递，包括自然对流和强制对流。
热量传递方式传热过程及机理稳态传热系统内的温度分布不随时间变化，热量传递速率保持恒定。
非稳态传热系统内的温度分布随时间变化，热量传递速率也随时间变化。
传热机理包括导热、对流和辐射三种基本传热方式的单独作用或相互耦合作用。
生物医学工程研究生物体内的热量传递和温度调节机制，为医学诊断和治疗提供理论支持。
解决高速飞行时的高温问题，保证航空航天器的安全运行。
机械工程用于优化机械设备的散热设计，提高设备运行效率和可靠性。
能源工程用于提高能源利用效率和开发新能源技术，如太阳能、地热能等。
建筑工程在建筑设计中考虑保温、隔热和通风等因素，提高建筑能效。
传热学应用领域02导热现象与规律导热基本概念及定律导热定义物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。
热流密度单位时间内通过单位面积的热流量，表示热量传递的强度和方向。
热传导定律描述导热过程中热流密度与温度梯度之间关系的定律，即傅里叶定律。
导热系数影响因素材料性质不同材料的导热系数差异较大，如金属通常具有较高的导热系数，而绝缘材料则具有较低的导热系数。
温度温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高，导热系数会增加。
压力对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。
稳态与非稳态导热过程稳态导热物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。
在稳态导热过程中，热流密度和温度分布保持恒定。
非稳态导热物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。
《传热学基本知识》PPT课件
《传热学基本知识》PPT 课件
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
教学目标：
➢了解稳定传热的根本概念； ➢理解稳定tbt1)F
q(tbt1)
Q －单位时间的对流换热量。
q －对流换热热流强度。
F －墙壁的换热面积。 t b －墙面的温度。
t 1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R
R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
▪ 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 。1
▪ 白体：能反射全部热射线的物体，即 。1 ▪ 透明体：能透过全部热射线的物体，即 。1 ▪ 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
三、热辐射的根本定律 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，
其他物体辐射能力小于黑体，称灰体。
c( T )4 100
3、传热的根本方式 导热 热对流 热辐射 4、稳定传热的根本概念 稳定传热
传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有 所变化。 不稳定传热 传热中温度差随时间变化而变化。
§2－2 稳定导热
一、定义
温度不同的物体直接接触，温度较高的 物体把热能传给温度较低的物体，或 在同一物体内部，热能从温度较高的 局部传给温度较低局部的传热现象。
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的根本方式，分析导热、热 对流和辐射的根本特性及应用。
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
教学目标：
➢了解稳定传热的根本概念； ➢理解稳定tbt1)F
q(tbt1)
Q －单位时间的对流换热量。
q －对流换热热流强度。
F －墙壁的换热面积。 t b －墙面的温度。
t 1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R
R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
▪ 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 。1
▪ 白体：能反射全部热射线的物体，即 。1 ▪ 透明体：能透过全部热射线的物体，即 。1 ▪ 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
三、热辐射的根本定律 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，
其他物体辐射能力小于黑体，称灰体。
c( T )4 100
3、传热的根本方式 导热 热对流 热辐射 4、稳定传热的根本概念 稳定传热
传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有 所变化。 不稳定传热 传热中温度差随时间变化而变化。
§2－2 稳定导热
一、定义
温度不同的物体直接接触，温度较高的 物体把热能传给温度较低的物体，或 在同一物体内部，热能从温度较高的 局部传给温度较低局部的传热现象。
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的根本方式，分析导热、热 对流和辐射的根本特性及应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3
ppt课件
等温面:
在温度场中，同一时刻温度相同的各点连线 称为等温线。由等温线构成的面为等温面。
t
温度梯度:沿等温面法线方向的温度增量
之比的极限。
与法向距离
t t grad t lim( ) n0 n0 n n
t n 称为温度变化率（与面积垂直）
稳定温度场与瞬态温度场:
17
ppt课件
对流产生的原因
① 靠自然力 ——密度差引起。
（与 t 的强度、流体的性质、空间、大小、壁面的大小 等因素有关。）
② 受强制力（如风机、泵）推动而引起的流动。
（推力的大小、 （压差）、流体的性质、流道的尺 寸大小等阻力因素有关
18
ppt课件
流体的流动特征
对流方式 流动状态
环氧树脂
Diamond
0.4
1600~2300
1041
7
ppt课件
导热基本定律
单层平壁
—— 平壁的厚度
多层平壁
R=R1+R2+…..Rn
单层及多层圆筒壁的导热问题
2kl Φ (t w1 t w2 ) r2 ln r1
8
ppt课件
三维导热方程
假定：①温度随时间变化； ② 内部有热源（
） q
Mpa
图2.3 接触热阻与压力关系
14
ppt课件
接触热阻实例
在材料厚度为2.54mm（100mil）、接触压力为0.7kg/cm2 （10psi）的条件下，导热橡胶垫所呈现出的额定导热率 几乎比空气高出60倍以上，比起常规采用的印刷电路板 材料（例如环氧玻璃丝布板）高出6倍以上。这种弹性 材料能够非常方便地进行按尺寸切割，适于在接触压力 相对较低的情况下进行表面接触。
5
ppt课件
导热基本定律(conduction)
q
= － k •A • t/ n (w)
t
q=－ k• t/ n (w/m2)
ñ
在纯导热问题中，单位时间内通过给定面积的热量与 该点的温度梯度及垂直于导热方向的截面积A成正比。
K—材料的导热系数 W/m• C
导热特性影响因素： 材料种类、温湿度、结构形式、密度、比热等
③ 物性（ k , , c,,常量）为常数；
④ 材料各向同性等
1 t 2t 2t 2t q 2 2 2 k a x y z
a k c
（导温系数） 与导热系数有别
9
ppt课件
稳态导热与瞬态导热
稳态、内部无热源
0 q
t 0
瞬态导热 即许多电子设备在起动、停机、变负载时出现的导热问题
Biot h / k
/ k (内)
1 / h(外)
11
ppt课件
接触热阻
影响因素：
实际接触点的总面积及分布规律； 接触表面粗糙度； 非接触间隙平均厚度； 间隙介质的种类； 接触表面硬度； 接触表面间压力； 接触面氧化程度与清洁度；
12
ppt课件
接触热阻实例
13
ppt课件
接触热阻与压力的关系
t t 0; 0
4
ppt课件
导热
因物质的原子和分子之间的随机运动而导致的从高能级 →低能级的一种能量传输过程。简单地说：导热的产生必 需具备二个条件：t 和相互接触。 1822 年法国数学家 J.Fourier， 研究了固体的导热现象后，提 出：物质在纯导热时，通过垂 直于热流方向的面积（ dA）的 热流量（ dQ），与该处的温度 变化率（梯度）成正比，方向 与温度梯度相反。
15
ppt课件
导热问题的数值分析技术
参见 “热分析技术”专题
16
ppt课件
对流换热
定义：流动的流体与其相接触的物体（固体、流体、汽体）， 由于温差的原因所产生的能量与热量的传递过程。 条件：a. 质点的宏观位移（流动）； b. 两个物体间有 t 存在。
特点：对流换热是包括对流和导热二个过程同时存在，它既 有流体分子之间、流体与固体间的导热作用，又有流体本身 的对流作用，受到导热、对流两种规律的支配。
6
o
ppt课件
不同材料的导热特性
材料名称
导热系数(20℃) W/(m· ℃) 密度(20℃) kg/m3 比热(20℃) J/(kg· ℃)
铝 金 铜 铁 银 尼龙
204 292 330 73 419 0.17~0.4
2707 19272 8939 7898 10524 1121
921 126 385 452 234 1075
自然对流 natural 强迫对流 forced
层流 laminar 紊流 turbulent
层流：流线有规则，大都发生在贴近
壁面附近的流层。 （导热产生的换热为主）
紊流：层流底层以外（边界层以外）
所发生的流体不规则流动。
图2.5 紊流特征
19
ppt课件
对流换热基本规律
20
ppt课件
影响对流换热的其他因素
2
ppt课件
传热学基本概念
温度：物体大量分子运动的宏观结果（平均动能的标志） 热量：表征物体内能变化的物理量。
功能 内能 势能
对外作功 内能的表现形式 传出热量
温度场：
某个瞬间，空间各点的温度分布。它属于数量 场。如温度，密度，电位场……等。
t f ( x, y, z, )
流体的物性——
k、Cp、、、、
20C k空气 2.57 102 (W/m.o C)
换热面的几何条件
① 几何形状、截面尺寸 ② 进、出口的长度（流道）； ③ 表面的粗糙度； ④ 表面的安装位置和流动空间大小。
20C k水 59.9 102 (W/mo C)
t 0
LPA 法 ( Lumped Parameter Analysis） 将物体中连续分布的质量和热量均视为 集总于一点
10
ppt课件
瞬态导热影响因素
例如：一个物体表面被突然加热或冷却，物体各 点温度的变化取决于二个因素： a. 固体表面与周围环境的换热（辐射）条件； b. 固体内部的导热性能 用一个无量纲数来表示：
电 子设备热设计
第二篇 传热学基础理论
ppt课件
1
ppt课件
热设计的ห้องสมุดไป่ตู้础理论
导热
导热及其基本规律； 导热的基本方程； 热阻及热电模拟关系； 导热问题的方程求解
对流换热
对流的基本概念及其影响因素；对流换热基本规律； 对流换热系数的确定； 对流换热的实验关系式；
辐射换热
热辐射的基本概念； 黑体表面之间的辐射换热； 形状系数的确定； 灰体表面之间的辐射换热； 遮（隔）热板的效用；
ppt课件
等温面:
在温度场中，同一时刻温度相同的各点连线 称为等温线。由等温线构成的面为等温面。
t
温度梯度:沿等温面法线方向的温度增量
之比的极限。
与法向距离
t t grad t lim( ) n0 n0 n n
t n 称为温度变化率（与面积垂直）
稳定温度场与瞬态温度场:
17
ppt课件
对流产生的原因
① 靠自然力 ——密度差引起。
（与 t 的强度、流体的性质、空间、大小、壁面的大小 等因素有关。）
② 受强制力（如风机、泵）推动而引起的流动。
（推力的大小、 （压差）、流体的性质、流道的尺 寸大小等阻力因素有关
18
ppt课件
流体的流动特征
对流方式 流动状态
环氧树脂
Diamond
0.4
1600~2300
1041
7
ppt课件
导热基本定律
单层平壁
—— 平壁的厚度
多层平壁
R=R1+R2+…..Rn
单层及多层圆筒壁的导热问题
2kl Φ (t w1 t w2 ) r2 ln r1
8
ppt课件
三维导热方程
假定：①温度随时间变化； ② 内部有热源（
） q
Mpa
图2.3 接触热阻与压力关系
14
ppt课件
接触热阻实例
在材料厚度为2.54mm（100mil）、接触压力为0.7kg/cm2 （10psi）的条件下，导热橡胶垫所呈现出的额定导热率 几乎比空气高出60倍以上，比起常规采用的印刷电路板 材料（例如环氧玻璃丝布板）高出6倍以上。这种弹性 材料能够非常方便地进行按尺寸切割，适于在接触压力 相对较低的情况下进行表面接触。
5
ppt课件
导热基本定律(conduction)
q
= － k •A • t/ n (w)
t
q=－ k• t/ n (w/m2)
ñ
在纯导热问题中，单位时间内通过给定面积的热量与 该点的温度梯度及垂直于导热方向的截面积A成正比。
K—材料的导热系数 W/m• C
导热特性影响因素： 材料种类、温湿度、结构形式、密度、比热等
③ 物性（ k , , c,,常量）为常数；
④ 材料各向同性等
1 t 2t 2t 2t q 2 2 2 k a x y z
a k c
（导温系数） 与导热系数有别
9
ppt课件
稳态导热与瞬态导热
稳态、内部无热源
0 q
t 0
瞬态导热 即许多电子设备在起动、停机、变负载时出现的导热问题
Biot h / k
/ k (内)
1 / h(外)
11
ppt课件
接触热阻
影响因素：
实际接触点的总面积及分布规律； 接触表面粗糙度； 非接触间隙平均厚度； 间隙介质的种类； 接触表面硬度； 接触表面间压力； 接触面氧化程度与清洁度；
12
ppt课件
接触热阻实例
13
ppt课件
接触热阻与压力的关系
t t 0; 0
4
ppt课件
导热
因物质的原子和分子之间的随机运动而导致的从高能级 →低能级的一种能量传输过程。简单地说：导热的产生必 需具备二个条件：t 和相互接触。 1822 年法国数学家 J.Fourier， 研究了固体的导热现象后，提 出：物质在纯导热时，通过垂 直于热流方向的面积（ dA）的 热流量（ dQ），与该处的温度 变化率（梯度）成正比，方向 与温度梯度相反。
15
ppt课件
导热问题的数值分析技术
参见 “热分析技术”专题
16
ppt课件
对流换热
定义：流动的流体与其相接触的物体（固体、流体、汽体）， 由于温差的原因所产生的能量与热量的传递过程。 条件：a. 质点的宏观位移（流动）； b. 两个物体间有 t 存在。
特点：对流换热是包括对流和导热二个过程同时存在，它既 有流体分子之间、流体与固体间的导热作用，又有流体本身 的对流作用，受到导热、对流两种规律的支配。
6
o
ppt课件
不同材料的导热特性
材料名称
导热系数(20℃) W/(m· ℃) 密度(20℃) kg/m3 比热(20℃) J/(kg· ℃)
铝 金 铜 铁 银 尼龙
204 292 330 73 419 0.17~0.4
2707 19272 8939 7898 10524 1121
921 126 385 452 234 1075
自然对流 natural 强迫对流 forced
层流 laminar 紊流 turbulent
层流：流线有规则，大都发生在贴近
壁面附近的流层。 （导热产生的换热为主）
紊流：层流底层以外（边界层以外）
所发生的流体不规则流动。
图2.5 紊流特征
19
ppt课件
对流换热基本规律
20
ppt课件
影响对流换热的其他因素
2
ppt课件
传热学基本概念
温度：物体大量分子运动的宏观结果（平均动能的标志） 热量：表征物体内能变化的物理量。
功能 内能 势能
对外作功 内能的表现形式 传出热量
温度场：
某个瞬间，空间各点的温度分布。它属于数量 场。如温度，密度，电位场……等。
t f ( x, y, z, )
流体的物性——
k、Cp、、、、
20C k空气 2.57 102 (W/m.o C)
换热面的几何条件
① 几何形状、截面尺寸 ② 进、出口的长度（流道）； ③ 表面的粗糙度； ④ 表面的安装位置和流动空间大小。
20C k水 59.9 102 (W/mo C)
t 0
LPA 法 ( Lumped Parameter Analysis） 将物体中连续分布的质量和热量均视为 集总于一点
10
ppt课件
瞬态导热影响因素
例如：一个物体表面被突然加热或冷却，物体各 点温度的变化取决于二个因素： a. 固体表面与周围环境的换热（辐射）条件； b. 固体内部的导热性能 用一个无量纲数来表示：
电 子设备热设计
第二篇 传热学基础理论
ppt课件
1
ppt课件
热设计的ห้องสมุดไป่ตู้础理论
导热
导热及其基本规律； 导热的基本方程； 热阻及热电模拟关系； 导热问题的方程求解
对流换热
对流的基本概念及其影响因素；对流换热基本规律； 对流换热系数的确定； 对流换热的实验关系式；
辐射换热
热辐射的基本概念； 黑体表面之间的辐射换热； 形状系数的确定； 灰体表面之间的辐射换热； 遮（隔）热板的效用；