传热学--绪论

传热学绪论2022-5-121中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室 传传 热热 学学 传热学绪论2022-5-122中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室课程介绍 1、学时：20，实验学时6 2、主要内容：三种基本传热方式的基本原三种基本传热方式的基本原理及典型传热问题的求解，复合传热问题理及典型传热问题的求解，复合传热问题的计算，换热器原理的计算，换热器原理；同时，也将介绍一同时，也将介绍一些传热研究领域的新理论、新内容和新方些传热研究领域的新理论、新内容和新方法等。法等。 传热学绪论2022-5-123中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室参参 考考 书书 教材教材: 传热传热学学 曹玉璋曹玉璋编编著著 传热传热学学 戴戴锅锅生，第二版生，第二版 数数值传热值传热学学 陶文陶文铨编铨编著著 杨世铭杨世铭 陶文铨编著陶文铨编著,第三版第三版 Heat Transfer (2nd Edition), by Cengel 综合传热实验3次,占全部成绩的9%与工程热力学一起考试,占卷面成绩的30% 传热学绪论2022-5-124中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室工程热力学工程热力学Thermodynamic Engineering传热学传热学 Heat Transfer流体力学流体力学 Hydrodynamics燃烧学燃烧学 Combustion热物性学热物性学 Thermophysical property传热学所属学科传热学所属学科工工程程热热物物理理Engineering thermophysics传热学绪论2022-5-125中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-126中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-127中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-128中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-129中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1210中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1211中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1212中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室工程热力学、传热学是飞行器动力工程专业的主干课程传热学绪论2022-5-1213中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1214中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1215中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1216中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1217中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1218中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1219中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1220中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1221中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1222中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1223中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1224中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1225中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1226中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1227中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1228中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1229中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1230中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1231中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1232中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1233中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1234中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1235中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1236中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1237中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1238中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1239中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1240中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1241中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1242中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1243中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1244中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1245中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1246中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1247中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1248中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1249中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1250中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1251中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1252中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1253中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1254中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1255中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1256中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1257中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1258中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1259中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1260中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1261中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1262中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1263中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1264中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1265中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1266中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1267中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1268中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1269中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1270中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1271中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1272中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1273中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1274中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1275中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1276中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1277中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1278中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1279中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1280中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1281中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1282中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1283中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1284中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1285中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1286中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1287中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1288中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1289中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1290中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1291中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1292中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1293中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1294中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1295中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1296中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1297中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1298中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-1299中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12100中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12101中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12102中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12103中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12104中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12105中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12106中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12107中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12108中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12109中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12110中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12111中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12112中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12113中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12114中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12115中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12116中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12117中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12118中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12119中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12120中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12121中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12122中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12123中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12124中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12125中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12126中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室传热学绪论2022-5-12127中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室二、传热学的发展二、传热学的发展数值传热学数值传热学物理学物理学热热 学学传热学传热学低温传热学低温传热学生物传热学生物传热学微尺度传热学微尺度传热学分子传热学分子传热学传热学绪论2022-5-12128中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室 传热学这一门学科是在传热学这一门学科是在 18 18 世纪世纪 30 30 年代年代英国开始的工业革命使生产力空前发展的条件英国开始的工业革命使生产力空前发展的条件下发展起来的。传热学的发展史实际就是：导下发展起来的。传热学的发展史实际就是：导热、对流、热辐射三种传方式的发展史。导热、热、对流、热辐射三种传方式的发展史。导热、对流早为人们所认识，而热辐射是在对流早为人们所认识，而热辐射是在 1803 1803 年年才确认的。才确认的。传热学绪论2022-5-12129中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室1.1.导热导热 在确认热是一种运动的过程中科学史上有两在确认热是一种运动的过程中科学史上有两个著名的实验起着关键作用：个著名的实验起着关键作用：1798 1798 年伦福特钻炮筒大量发热实验年伦福特钻炮筒大量发热实验1799 1799 年戴维两块冰块摩擦生热化成水的实验年戴维两块冰块摩擦生热化成水的实验传热学绪论2022-5-12130中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室 19 19 世纪初，兰贝特、毕渥、傅里叶等都从世纪初，兰贝特、毕渥、傅里叶等都从固体一维导热的试验入手研究。固体一维导热的试验入手研究。 1804 1804 年毕渥根据试验提出：单位时间通过年毕渥根据试验提出：单位时间通过单位面积的导热量正比于两侧表面温差，反比单位面积的导热量正比于两侧表面温差，反比于壁厚，比例系数是材料的物理性质。这一规于壁厚，比例系数是材料的物理性质。这一规律提高了对导热规律的认识。律提高了对导热规律的认识。t2t1 21ttA传热学绪论2022-5-12131中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室 法国物理学家傅里叶特别重视数学工具的法国物理学家傅里叶特别重视数学工具的运用，把实验与理论结合起来。运用，把实验与理论结合起来。1807 1807 年提出求年提出求解微分方程的分离变量法和可以将解表示成一解微分方程的分离变量法和可以将解表示成一系列任意函数的概念，得到学术界的重视。系列任意函数的概念，得到学术界的重视。 特别是：特别是：1822 1822 年论年论著热的解析理论完成著热的解析理论完成了导热理论的任务，提出了导热理论的任务，提出的导热基本定律的导热基本定律“傅里叶傅里叶定律定律”，导热微分方程，导热微分方程，傅里叶级数正确地概括了傅里叶级数正确地概括了导热实验的结果。使他成导热实验的结果。使他成为导热理论的奠基人。为导热理论的奠基人。传热学绪论2022-5-12132中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室2.2.对流换热对流换热流体流动理论是对流体换热理论必要的前提。流体流动理论是对流体换热理论必要的前提。1823 1823 年纳维：提出不可压缩流体流动方程。年纳维：提出不可压缩流体流动方程。1845 1845 年，英国斯托克斯，将其修改为纳维年，英国斯托克斯，将其修改为纳维斯斯托克斯方程，形成流体流动的基本方程。托克斯方程，形成流体流动的基本方程。 由于方程的复杂性，无法对实际问题进行求解，由于方程的复杂性，无法对实际问题进行求解，发展困难。发展困难。传热学绪论2022-5-12133中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室 在在1880 1880 年，雷诺提出一个对流动有决定性年，雷诺提出一个对流动有决定性影响的无量纲物理量雷诺数。通过实验发现：管影响的无量纲物理量雷诺数。通过实验发现：管内层流内层流湍流转变时，雷诺数在湍流转变时，雷诺数在8008002000 2000 之间。之间。澄清了实验结果的混乱，对指导试验研究做出了澄清了实验结果的混乱，对指导试验研究做出了重大贡献。重大贡献。传热学绪论2022-5-12134中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室 1885 1885 年格雷茨和年格雷茨和 1910 1910 年努塞尔获得管内年努塞尔获得管内换热的理论解，换热的理论解，1916 1916 年努塞尔又获得凝结换热年努塞尔又获得凝结换热理论解。理论解。 努塞尔在努塞尔在1909 1909 年和年和 1915 1915 年的两篇论文对年的两篇论文对强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件进行量纲分析获得了有关无量纲数之间的准则关进行量纲分析获得了有关无量纲数之间的准则关系式，从而开辟了在无量纲数原则关系指导下，系式，从而开辟了在无量纲数原则关系指导下，通过实验研究求解对流换热的一种基本方法。他通过实验研究求解对流换热的一种基本方法。他的成果具有独创性，这也使他成为了发展对流换的成果具有独创性，这也使他成为了发展对流换热理论的杰出先驱。热理论的杰出先驱。 传热学绪论2022-5-12135中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室普朗特（普朗特（1875-19531875-1953）：德国力学家，现）：德国力学家，现代流体力学的创始人之一，被誉为代流体力学的创始人之一，被誉为“空空气动力学之父气动力学之父”。19041904年年, ,普朗特在海德堡举行的第三届国普朗特在海德堡举行的第三届国际数学家大会上首次提出了边界层的概念。际数学家大会上首次提出了边界层的概念。他的学生博拉修斯利用边界层概念对横掠平板的流场进他的学生博拉修斯利用边界层概念对横掠平板的流场进行了求解。行了求解。1921 1921 年波尔豪森又引进了热边界层的概念，年波尔豪森又引进了热边界层的概念， 1930 1930 年波尔豪森与数学家施密特，贝克曼合作，成功年波尔豪森与数学家施密特，贝克曼合作，成功地求解了坚壁附近空气的自然对流换热。地求解了坚壁附近空气的自然对流换热。 边界层理论使得长期存在的从经验角度研究有粘性的边界层理论使得长期存在的从经验角度研究有粘性的实际流体和从理论角度研究无粘性理想流体两个学派实际流体和从理论角度研究无粘性理想流体两个学派得到了统一。得到了统一。传热学绪论2022-5-12136中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室3.3.热辐射热辐射 在早期研究中，认识黑体辐射的重要性并用在早期研究中，认识黑体辐射的重要性并用人工黑体进行实验研究对于建立热辐射理论具有人工黑体进行实验研究对于建立热辐射理论具有重要作用。重要作用。 19 19 世纪世纪斯忒藩斯忒藩通过实验确立了黑体的辐射能通过实验确立了黑体的辐射能力正比于它的绝对温度的四次方的规律。后来该力正比于它的绝对温度的四次方的规律。后来该定律在理论上被定律在理论上被波耳兹曼波耳兹曼证实，从而形成斯忒证实，从而形成斯忒藩藩波耳兹曼定律。波耳兹曼定律。 热辐射基础理论研究中的难点是如何确定黑热辐射基础理论研究中的难点是如何确定黑体辐射的光谱能量分布，在该问题中体辐射的光谱能量分布，在该问题中普朗克、维普朗克、维恩恩做出了一定的贡献。做出了一定的贡献。 传热学绪论2022-5-12137中国民航大学航空工程学院发动机系工程热物理教研室本章小结：本章小结：(1) 导热导热 Fourier 定律：定律：(2) 对流换热对流换热 Newton 冷却公式：冷却公式：(3) 热辐射热辐射 Stenfan-Boltzmann 定律：定律： (4) 传热过程传热过程ATAhT1rRTT42414TAAkT1