指点共轭传热过程
传热学第6章传热过程 Heat Transfer Process
（1）、通过平壁的传热
例子：房屋的散热(墙壁、玻璃)、发动机的涡轮叶片 传热公式： 温度分布：
（2）、通过圆筒壁的传热
例子：管道散热 锅炉对流管束 传热公式： 注意传热系数的基准面积 温度分布：
第六章 传热过程 Heat Transfer Process
6.3 传热的强化
分析： 强化原则
第六章 传热过程 Heat Transfer Process
6.4 传热的削弱
例子：热力管道的保温、涡轮叶片外换热、保温瓶、棉衣 问题：冬天穿衣是否越厚越好？
热力管道保温层是否越厚越好？ 切入点：加大传热热阻
第六章 传热过程 Heat Transfer Process
6.4 传热的削弱
绝热方法：☆加绝热材料 绝热材料： 0.12W /(moC)
分 解析：灯泡1、上认的为能是量稳平定衡状态
投23441入、、、、 到灯灯灯表A穿表q座泡泡面透面A的的看外看上q分热成无成c的on额v损 是 强 是辐 q射失真迫灰rad能忽空流体h如h略的动A何T。w0求0ETEb？s,b,ddATwE401b(TE2s49b,00d) F 0 1 0.25
在质量流量、厚度和钢耗不变时，采用细管可大幅度提高h
异形管（如椭圆管、扁圆管）
第六章 传热过程 Heat Transfer Process
6.3 传热的强化
2、提高传热系数（主要提高对流换热系数） 采用弯管或螺旋管 采用短管 人工扰动，破坏边界层
管束的布置方式 冲刷方式 相变换热的强化 异型表面 热管
第六章 传热过程 Heat Transfer Process
6.1复合换热
一、复合换热 由两种或三种基本换热方式共存的复杂换热过程 例子 涡轮叶片、燃烧室、电炉烧水
star ccm+共轭换热交界面换热量
星星CCM+是一种用于计算流体力学和传热学问题的计算机辅助工程软件，它在各种工程领域中被广泛应用，其中包括汽车、航空航天、能源和制造业等。
在星星CCM+中，共轭换热交界面是一个非常重要的概念，它对于模拟和分析热传导问题至关重要。
什么是共轭换热交界面呢？在星星CCM+中，我们经常遇到不同材料之间的热传导问题，比如固体和流体之间的热传导、不同材料之间的热传导等。
而共轭换热交界面就是指不同材料之间的热传导问题，这些材料之间的热传导是耦合在一起的，不能单独进行分析。
我们需要使用星星CCM+来模拟和分析这些共轭换热交界面的换热量。
在实际工程中，共轭换热交界面的换热量是非常重要的。
比如在汽车发动机中，发动机的散热效果直接关系到发动机的工作效率和寿命。
而发动机表面和冷却液之间的换热量就是一个典型的共轭换热交界面问题，需要通过星星CCM+来进行模拟和分析，以保证发动机的散热效果达到最佳状态。
另外，共轭换热交界面的换热量也在工业生产中起着重要作用。
比如在化工生产过程中，不同材料之间的换热量会直接影响生产效率和产品质量，因此需要通过星星CCM+来优化换热器的设计，以提高换热效率和节约能源成本。
共轭换热交界面的换热量是一个在工程领域中非常重要的问题，它涉及到能源利用效率、产品质量和生产效率等方面。
通过使用星星CCM+，我们可以更好地模拟和分析这些问题，从而为工程实践提供技术支持和解决方案。
本文通过介绍共轭换热交界面的概念和在工程实践中的应用，希望能对读者对这一问题有一个更深入的理解。
借助星星CCM+这一工程软件，我们可以更好地解决实际工程中的共轭换热交界面问题，为工程实践提供技术支持和解决方案。
热传导是物质内部能量传递的过程，共轭换热交界面则是不同材料之间热传导耦合问题的关键。
在工程实践中，共轭换热交界面的研究和应用具有极其重要的意义。
今天我们将继续深入讨论共轭换热交界面在工程中的应用，并探讨星星CCM+在这一领域中的具体作用。
基于SolidWorks Flow Simulation的机械手管道的共轭传热分析
图1 内部结构
如图1内部结构，中间含有一段空间弯曲的机械手管道，
为聚四氟乙烯，机械手管道内上侧含有氮气吸入口，下侧含有氮气在外侧铝件和机械手管道之间还含有氮气。
2.2 机械手管道材料模型
影响到记载锚杆机的工作在理论计算的基础之上，又对花键组
M S软件中进行了系
从分析结果中，可以得知机载锚杆机的关键部件即花键组件的各个部分均满足强度要求，并且将动力学仿真结
图15 键安全系数
图16 立板安全系数
参考文献
[1] 王金华.我国煤巷机械化掘进机现状
及锚杆支护技术[J].煤炭科学技术，2004，32（1）：6-11.
[2] 高英，李志强，杨保良.掘锚一体化技术
在我国煤巷快速掘进中的应用[J].巷道掘进，2007：91-96.
[3] 张东升.机载锚杆机结构与动力学分析
VG SG
图2 机械手管道温度曲线
图3 温度分布
科技创新导报Science and Technology Innovation Herald 80。
传热过程
三、热辐射
定义： 定义：有热运动产生的， 以电磁波形式传递热量的现象
热辐射
特点： 高于0k会发出热辐射 特点：a任何物体温度高于0k 高于 b可在真空 真空中传播c伴随能量形式 能量形式转变 真空 能量形式 d有强烈的方向性 方向性e辐射能与温度、波长 温度、 方向性 温度 波长有关 f发射辐射取决于温度的 次方 温度的4次方 温度的
上节课小结
传热过程的分类
稳态传热 （定常过程）
τ
非稳态传热（ 非定常过程）
τБайду номын сангаас
物体中各点温度不随 物体中各点温度不随 时间而变的热传递过 时间而变的热传递过 例如： 程t=f(x,y,z,t) 例如： 热力设备在持续不变 的工况下运行时
物体中各点温度随时间 物体中各点温度随时间 而变的热传递过程 而变的热传递过程 t=f(x,y,z,t) 例如：启动、 例如：启动、 停机、 停机、工况改变时
重要知识点
导热、对流、辐射的对比
1、导热对流有物质存在才实现 热辐射在真空中传递最有效 2、辐射换热有能量转换且伴随能量形式的 转化 重要知识点 3、辐射换热是双向热流同时存在换热过程
在真空中最有效（非接触性传热 ） 辐射能力与其温度性质有关
结束
Thank you !
理解
微观导热机理
重要知识点
气体 气体分子无规则的热运动 固体 导电固体 非导电固体 自由电子的运动 晶格振动
一种观点：类似气体， 一种观点：类似气体，复杂一些 液体 另一种观点： 另一种观点：弹性波的作用
定义：流体中（l,g)温度不同的各部分之间，由于发
对流： 对流：
生相对的宏观运动而热量由一处传到另一处的现象
可在气、液体中发生，伴随导热现象 气 液体
CFD-传热问题分析
• 壁面材料和厚度可以定义 • 为一维或壳导热计算
4、共轭传热
• CHT固体域的导热和流体域的对流换热耦合 • 在流体/固体交界面使用耦合边界条件
Grid
Velocity Vectors
Temperature Contours
Coolant Flow Past Heated Rods
4、共轭传热
– 常密度假设减少了非线性. – 密度变化较小时适合. – 不能和有化学反应的组分输运方程同时使用. • 封闭空间的自然对流问题 – 对稳态问题，必须使用 Boussinesq 模型. – 非稳态问题，可以使用 Boussinesq 模型或者理想气体模型
5、自然对流
• 在操作条件面板中定义重力加速度
• 在固体域加入热源模拟电子部件的生成热
5、自然对流
• 当流体加热后密度变化时，发生自然 对流 • 流动是由密度差引起的重力驱动的
• 有重力存在时，动量方程的压力梯度 和体积力项重写为：:
其中
5、自然对流
• Boussinesq 模型假设流体密度是不变的，只是改变动量方程沿着重力方向的体积 力
– 适用于密度变化小的情况 (例如，温度在小范围内变化). • 对许多自然对流问题，Boussinesq 假设有更好的收敛性
6、实例
传热问题分析
《传热过程》课件
3
边界条件和初始条件
描述流体运动初始状态和边界条件的参数。
有限元方法（FEM）
泛函与变分
有限元方法的数学基础，通过最小化泛函来求解偏微 分方程。
单元类型
有限元的离散方式，包括一维、二维、三维单元等。
刚度矩阵和载荷向量
有限元方法的核心，用于建立平衡方程并进行求解。
06 传热过程的实验研究
CHAPTER
传热过程可以通过三种基本方式进行：传导、对流和
辐射。
03
在传热过程中，热量总是从高温向低温传递，直到达
到热平衡状态。
传热过程的类型
传导传热
热量通过物体内部的微观粒子运动进行传递，例如金属的热传导 。
对流传热
热量通过流体流动进行传递，例如热水壶中的热水加热。
辐射传热
热量通过电磁波的形式进行传递，例如太阳辐射到地球的热量。
减小辐射热阻
通过增加表面涂层、采用高反 射材料等方法减小辐射热阻。
提高传热效率的途径
优化传热过程
采用先进的传热技术
通过对传热过程的模拟和实验研究，找出 传热的瓶颈和优化空间，针对性地进行优 化。
如采用热管技术、相变技术等先进的传热 技术，提高传热效率。
加强传热管理
提高操作水平
建立健全的传热管理制度，定期对设备进 行维护和保养，保证设备处于良好的运行 状态。
数据分析
通过对实验数据的分析，可以了解传 热过程的规律和特点，探究影响传热 效率的因素。
实验结果与讨论
实验结果
通过实验，可以得出传热过程中的一 些规律和结论，如温度分布、传热系 数等。
结果讨论
对实验结果进行讨论，分析误差来源 和实验方法的局限性，提出改进措施 和未来研究方向。
传热学-第7章 传热过程的分析和计算2
四、强化传热的考虑
kAtf1 tf 2
• 为强化传热，有三条途径：
★方法1：提高温差 ★方法2：提高传热系数
14
★如何提高传热系数？
k
1 h1
1 h2
1
1 h1
1 h2
1
数学上可以证明
k min( h1, h2 )
提高较小的表面传热系数值，强化薄弱环节，效果最好
15
• h1＝1000，h2＝10，没有强化前：k=9.90 W/(m2.K)
t m in
Δtmax、Δtmin 均指端差，即同一端热流体与冷流体间的温差。 Δtmax 是其中大温差， Δtmin 则是其中小温差。
26
平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即
tm,算术
tmax
2
tmin
tm,对数
t max tmin ln t max
t m in
t1' t1"
t
' 2
温差 t f 1 沿t f 2整 个壁面不是常数，必须采用整个面积上的平均温差
t m
kAtm
25
（一）简单顺流及逆流换热器的对数平均温差
t1'
t1"
t1'
t
' 2
t
" 2
t
" 2
t1"
t
' 2
顺流
逆流
换热器中流体温度沿程变化的示意图
可以推导出顺流和逆流的平均温差公式为
对数平均温差
tm
t max tmin ln t max
第7章 传热过程与换热器
导热
Φ
热传导与传热解析热传导和传热的基本过程
热传导与传热解析热传导和传热的基本过程热传导与传热解析：热传导和传热的基本过程热传导和传热是我们日常生活中经常涉及到的物理现象。
热传导是指热量从高温区域通过物质内部的分子碰撞传递到低温区域的过程。
而传热则是指热量通过各种传热方式（热传导、传导、热对流和热辐射等）从高温物体传递到低温物体的过程。
下面将对热传导和传热的基本过程进行解析。
一、热传导的基本过程热传导是物质内部的分子碰撞传递热量的过程。
具体来说，当物体的局部区域温度升高时，该区域内的分子会以较快的速度振动，其振动引起相邻分子的振动，从而传递能量和热量。
这种能量传递的方式就是热传导。
热传导的速率取决于多个因素，包括物质的导热性、温度梯度和物质的厚度等。
导热性是衡量物质导热性能的一个关键参数，其数值越大表示该物质越容易传导热量。
温度梯度是指物体两个相邻位置的温度差异，温度梯度越大，热传导速率越快。
物质的厚度越小，热传导速率越快。
二、传热的基本方式除了热传导外，还存在其他几种传热方式，包括传导、热对流和热辐射。
1. 传导传导是指由于分子之间的直接碰撞传递热量的过程。
与热传导不同的是，传导可以发生在固体、液体和气体之中。
在传导过程中，物质的内部分子仍然通过振动传递能量和热量，但是由于相邻分子之间的几率较低，所以传导的速率通常比热传导要慢。
2. 热对流热对流是指热量通过流动的流体传递的过程。
在热对流中，流体中的分子通过对流的方式将热量从高温区域传递到低温区域。
热对流发生的条件是流体存在流动或者存在温度梯度。
比如，当水被加热时，热水会上升而冷水下沉，形成对流循环，从而传递热量。
3. 热辐射热辐射是指物体通过电磁波辐射热量的过程。
与热传导和热对流不同的是，热辐射可以发生在真空中，不需要介质传递热量。
热辐射的速率和温度的四次方成正比，也就是说，温度越高，热辐射速率越快。
总结起来，热传导是物质内部的分子碰撞传递热量的过程，而传热则是热量从高温物体传递到低温物体的过程，包括热传导、传导、热对流和热辐射等多种方式。