第2章传热学基本知识

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第,2,章传热学基本知识,教学目标：,了解稳定传热的基本概念；,理解稳定导热、对流换热和辐射换热的基本概念；,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,的基本方式，分析导热、热对流和辐射的基本特性及应用。,21,稳定传热的基本概念,一、温度与热量,1、温度,定义：,用来表示物体冷热程度的物理量。,测量温度的仪表,：,温度计，玻璃管温度计,、,热电偶温度计,、,热,电阻,温度计,等,。,衡量温度的数值标尺：温标。,绝对温标：,国际单位制规定的热力学温标，符号,T，,单位,K(,开尔文)，中文代号“开”。,摄氏温标：,工程实际常用一种温标，符号,t，,单位摄氏度，代号“”。,换算,关系,：,T=t+273.16,一般工程计算中,：,T=t+273,2、热量,定义：,物体吸收或放出热能的多少。,热量的单位,国际单位制中：,J，kJ,工程单位制中,：,cal，kcal,换算,关系,：,1,kcal=4.19kJ,热量与能量的区别：,我们可以说一个物体含有多少能量，但我们不能说它含有多少热量。热量是一个,过程量,，只有在物体通过热传递交换热能才谈得上热量。我们可以说一个物体放出多少热量，吸收多少热量。,3、传热的基本方式,导热,热对流,热辐射,4、稳定传热的基本概念,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,。,本章无特别说明的传热现象都是指稳定传热。,22,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，热能从温度较高的部分传给温度较低部分的传热现象。,二、计算公式,单层墙壁,t,1,t,2,，,温度恒定不变，热能以导热方式由墙体内表面经墙体传向墙的外表面。,单位时间的导热量,墙壁的传热面积。,墙壁的厚度。,通过单层平壁的导热量。,墙壁外表面的温度。,墙体材料的导热系数。,墙壁内表面的温度。,热流强度：单位时间内通过单位面积的热量。,墙体材料的导热系数,，,是材料导热性能的一个指标，,由,材料本身,决定。,材料导热系数大，导热性能好；反之，导热性能差,。,R,称为热阻，是热流通过墙壁时遇到的阻力，或者说墙壁抵抗热流通过的能力。,R,与,成,反比,关系,。,23,对流换热,一、对流换热的特征及影响因素,1、定义,依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处的现象称之为,热对流,。,2、特征,传热过程中,流体质点发生了相对位移,，而热传导中质点并不发生相对位移。,3、热对流与对流换热的区别,热对流,是基本传热方式的一种,。,对流换热,不是基本传热方式，而是一种复杂的传热过程,，,既有热对流作用，,同时,又有导热作用。,4、影响对流换热的因素,（1）流动的起因,自然对流,受迫对流,（2）流体的流动状态,层,流,紊流,（3）流体的物理性质,导热系数、热容、密度、动力粘度等。,（4）换热表面的几何尺寸、形状与大小,二、对流换热计算,对流换热热流强度。,墙壁的换热面积。,单位时间的对流换热量。,流体的温度。,对流换热系数，,其大小反映了,对流换热的强弱,。,墙面的温度。,变换公式的形式，可得：,对流换热热阻，与对流换热系数成反比,。,24,辐射换热,一、热辐射的本质和特点,1、定义,2、特点：,不依靠,物质的,直接接触,而进行能量传递。,伴随能量形式两次转化：内能电磁波能内能。,只要,TOK,，,物体,都会,不断,向,周围,发射热射线,。,即使没有温差，也存在热辐射，只不过物体辐射和吸收的能量相等，处于,动态平衡,。,二、辐射能的吸收,、,反射和透射,根据能量守恒定律，有：,两边同除以,：,分别为吸收率、反射率、透射率。,黑体：,能吸收全部热射线的物体，即 。,白体：,能反射全部热射线的物体，即 。,透明体：,能透过全部热射线的物体，即 。,在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。,三、热辐射的基本定律,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,。,灰体的辐射系数，表示物体的向外辐射的能力,。,绝对温度。,物体,的,黑度，表示物体与黑体的接近程度。,黑体,的,辐射系数,。,四、辐射换热的计算,TOK,的物体都能辐射热量，两物体通过辐射进行热交换，高温物体辐射给低温物体的热量大于低温物体辐射给高温物体的热量，最终,两者差,值,决定换热量,。,平均角系数,。,25,传热,一、稳定传热的过程,建筑物围护结构和换热设备的传热过程，实际上是导热、热对流和热辐射三种基本方式都存在的复杂的换热过程。,以一,建筑物外,墙,为例，来分析建筑物围护结构的实际传热过程。,假定墙两侧空气温度分别为,t,n,和,t,w,，,且,t,n,t,w,，,室内热量通过,墙,体向外传热的过程，要经历三个阶段。,1、吸热阶段（对流换热和辐射换热）,2、导热阶段,3、放热阶段（对流换热和辐射换热）,由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等，即：,联立、及式，可得：,墙体的总传热阻,。,墙体,的,总传热系数,。,式中：,二、传热的增强与削弱,1、增强传热的基本途径,（1）提高传热系数,（2）增大传热面积,（3）增大传热温差,2、增强传热的方法,（1）改变流体的流动状况,（2）改变流体的物性,（3）改变换热表面情况,3、削弱传热的方法,（1）热绝缘,（2）改变表面状况,1、现实生活中，什么时候需要,增强传热,，,什么时候需要,削弱传热,？,2、吹电风扇为什么会觉得凉快？如果环境温度大于37,，会出现什么情况,?,3、夏天出汗觉得凉快还是不出汗觉得凉快？出汗后不擦干为什么容易感冒?,问题：,作 业,传热有哪几种基本方式？它们,各,有何特点？,