热工学期末考试归纳之传热学

1.热力学研究可逆过程，无温差传热；而传热学则是温差传热，为不可逆过程。

⏹三种热量传递方式：导热、对流和热辐射

⏹分析室内热量传给室外的热传递过程

（1）室内→内墙：对流换热，热辐射

（2）内墙→外墙：导热

（3）外墙→大气：对流换热，热辐射

2.导热：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，依靠物质的分子、

原子及自由电子等微观粒子的热运动而引起的一种能量传递现象。(只要有温差存在，导热过程就可以在任何物体中发生。)

特征：a. 物体间无相对位移；b.物体间必须相互接触；c.没有能量形式的转化。

热对流：在有温差的条件下，伴随流体宏观移动发生的，因冷热流体相互掺混所引起的热量转移现象。（只能发生在流体中）

特征：a. 有相对位移；b.一定伴随着流体的导热；c. 没有能量形式之间的转换；d. 流体和固体壁面相互接触。

辐射：物体以电磁波方式向外传递能量的过程。

热辐射：由于热的原因而产生的电磁波辐射。

特征: a. 有能量形式间的转化：热能－辐射能－热能b. 不需直接接触c. T>0就有能量辐射d. 与绝对温度呈4次方关。

辐射力：物体单位面积在单位时间内对外辐射的能量。

3.传热过程：工程上经常遇到热量由高温流体经固体壁传给低温流体。

内表面的对流换热量：Φ1=h1A(t f1－t w1)

炉墙的导热量：Φ=λA（t w1－t w2）∕δ

外表面的对流换热量：Φ=h2A(t w2－t f2)

4.热阻叠加原理：传热过程的总热阻等于组成该过程的各环节中各部分分热阻之和。

增强传热时，应设法减少串联热阻中最大的热阻；

减弱传热时，应加大串联热阻中的最小的热阻。

5.温度场：在某一瞬间，物体内各点温度分布的集合或总称。

如果温度分布不随时间变化，称之为稳定温度场。

温度场某一瞬间同温度各点连成的面（线）称等温面。

温度梯度：沿等温面法线方向上温度的增量与法向距离比值的极限。

温度梯度是一个矢量，它的方向总是朝着温度增加的方向。

热流密度：在单位时间内通过单位面积传递的热流，用q 表示，单位为W/m2。

热流密度的方向与温度降度的方向一致。

6.傅里叶定律：热流密度与该时刻同一处的温度梯度成正比，而方向与温度梯度方向相反。（稳态导热与非稳态导热过程均适用）

适用条件：（1）各向同性（2）不透明的介质（玻璃除外）

导热系数：每单位温度梯度通过单位面积所传递的热流量。

在一般情况下：①λ固>λ液>λ气；②λ导>λ非导；③λ湿>λ干；④λ实体>λ多孔

保温材料：凡平均温度不高于350℃时，导热系数不大于0.12W∕（m•K）的材料。

含湿量对多孔材料的导热系数影响很大。

各向异性材料：有些物质的各向结构不同，因而在各个方向上导热系数有较大的差异。

单值性条件：1.几何条件 2.物理条件 3.时间条件4.边界条件

稳态导热：1.通过平壁的导热 2.通过圆管壁的导热3.通过肋片的导热

7.对流换热：流动的流体与固体壁面直接接触，当两者温度不同时相互间所发生的热传递过

程。

对流换热是导热和对流联合作用的结果。

流动边界层（速度边界层）：层流边界层、过渡流边界层、湍流边界层

热边界层：①流体与壁面之间的温差仅发生于热边界层内②层流边界层：热流传递依靠导热，换热较弱。湍流边界层：层流底层的传热仍依靠导热，湍流区，除导热外，主要靠漩涡扰动的对流混合作用，换热较强③边界层内的温度梯度在层流底层区最大，而在湍流区变化较为平缓。

影响换热系数的因素：①流动产生的原因②流体的流动状态③流体的物理性质④换热表面的几何尺寸

受迫流动：风机或水泵等机械设备所产生的外力迫使流体相对于壁面而产生的运动。

自由流动:由流体冷、热各部分的密度差产生的浮升力而引起流动。

影响的流体热物性参数主要有：导热系数、比热、动力粘度和密度等。

8.物理现象的相似条件：

（1）用相同形式且具有相同内容的微分方程所描述的现象,称为同类现象。

只有同类现象才能谈相似问题，必须是同类现象，即现象的物理性质相同。

（2）物理现象的相似只发生在几何相似的体系中。彼此相似的现象，其同名准则数必定相等；

（3）两个物理现象相似，意味用来说明该两类现象物理性质的一切物理量相似。

在任何相对应的地点和相对应的时刻是否保持等值，作为判断该两个现象是否相似的依据。

Nu=hl∕λ表征换热程度强弱的准则；

Re=ul∕v 反映流体流动时惯性力和粘性力的相对大小；

Pr=va 物性特征数

9.定性温度：流体平均温度、壁面温度、边界层中流体的平均温度

管内受迫流动换热﹑横掠单管或管束的换热

液体被加热时的换热系数高于被冷却时的换热系数。

影响因素：管束排列方式的影响﹑管间距影响﹑入口影响

无限大空间自由对流换热：是指换热面附近流体的运动不受其他表面的干扰。

10.凝结换热：蒸汽与低于它的相应压力下饱和温度的冷壁面相接触时，放出汽化潜热而凝

结成液体附着在冷劈面上。冰箱：冷凝器，蒸发器汽轮机：蒸汽冷凝

膜状凝结：润湿性液体的蒸气凝结时，在壁面上形成一层完整的液膜。

珠状凝结：非润湿性液体的蒸气凝结时，在壁面上凝聚成一颗颗液珠。

珠状凝结换热系数远大于膜状凝结换热系数。

对凝结换热的影响因素：不凝气体、蒸汽流速

11.沸腾换热：固液界面上，在液体内部形成汽泡的过程。产生条件：tw>tf。

分类：大容器沸腾和强制对流沸腾（又可以分为过冷沸腾、饱和沸腾）

沸腾模型的类型：自由流动沸腾、核态沸腾、膜态沸腾

12.热辐射线组成：部分紫外线、可见光以及红外线。

α﹢ρ﹢τ﹦1 吸收比α、反射比ρ、透射比τ

黑体：吸收比α=1；白体：反射比ρ=1；透热体：透射比τ=1.

在一般情况下，对于固体和液体而言，τ=0，ρ+α=1。

镜反射：表面的光洁度（粗糙度）小于波长。普通的镜子

漫反射：表面的光洁度（粗糙度）大于波长。墙的反射

决定对射线的吸收和反射有重大影响的是物体的表面状况，而不是它的颜色。