西安交通大学传热学总结

1/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScienceThetextbook2/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience传热学Chapter1Chapter24Chapter57Chapter89Chapter10总体简介：基本概念、基本方式、基本方法热传导：稳态导热、非稳态导热、导热问题数值解对流传热：单相、相变实验关联式辐射传热：基本概念、基本假设辐射基本定律、辐射传热的计算传热过程：传热过程计算、换热器的热计算3/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience主要内容•传热学基本内容复习•典型题讲解4/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience导热一导热的定义及特点物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。1.定义2.特点5/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience二傅立叶（Fourier）导热定律tqgradtnAn()()()tttqijkxyz1.一般表达式2.物理含义关键关键6/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience三导热系数（conductivity）1.含义2.四种典型物质的导热系数值铜(copper)钢(steel)水(water)空气(air)400400.60.026KmW7/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience四导热微分方程Φztzytyxtxtc)()()(三个坐标方向净导入的热量非稳态项内能增量内热源8/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience五定解条件0,,,tfxyz()wfwthttnt-wwfqnwtf1.初始条件2.边界条件9/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience六简单一维稳态导热的分析解1.如何判断是一维问题3.定性分析①直接求解导热微分方程②对傅立叶导热定律直接积分2.求解方法10/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience七通过肋片的稳态导热1.如何简化成一维问题？2.微分方程及定解条件3.通过肋片的散热量①等效热源法②热平衡法4.肋片效率分析、套管温度计测温误差分析11/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsSciencefΦΦ00实际散热量设肋片处于肋根温度t时的散热量定义12/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience八非稳态导热1.基本概念3.一维非稳态导热①热扩散率②吸热系数④两个阶段2.0Fo2.集总参数法⑤时间常数③Bi数4.求解非稳态导热的一般思路13/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience九导热问题的数值解法1.稳态问题xy热平衡法建立节点离散方程的方法显式格式和隐式格式的优缺点2.非稳态问题14/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience十温度分布1.变物性问题2.变截面问题3.传热过程15/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience十一注意1.如何获得温度分布？2.获得或已知温度分布是能干什么？3.肋片导热问题数学描写热流密度热量守恒4.非稳态导热问题5.导热问题的数值求解16/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience对流传热一什么是对流传热？1.对流2.对流传热流体流过温度不同的固体壁面时的热量传递过程3.特点17/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience4.牛顿冷却公式tAhthq关键6.分类7.典型条件下表面传热系数的数量级（表1-1）KmW25.影响对流传热的因素18/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience二单相对流传热1.基本概念①对流传热的控制方程②流动边界层及热边界层③边界层方程④相似原理及其应用ReGrNuPrSt⑤常用的无量纲准则数（特征数）及其物理含义19/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience2.实验关联式①外部流动③自然对流④混合对流（概念性理解）•三大基本量的选取•适用范围•修正（为什么？）⑥各种流动型式的物理特点②内部流动20/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience三凝结传热1.膜状凝结与珠状凝结①简化假设②思路2.Nusselt膜状凝结分析解3.关联式横管和竖直壁面4.影响凝结传热的主要因素及……强化21/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience四沸腾传热1.大容器饱和沸腾曲线3.影响沸腾传热的主要因素及……强化2.临界热流密度及其工程指导意义22/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience五注意1.单相强制对流传热的特点4.强化相变传热的原则和方法3.强化单相对流传热的原则和方法2.自然对流和辐射传热23/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience辐射传热一热辐射的基本概念1.电磁波谱•可见光、红外线•太阳辐射•一般工业温度范围•波长与温度的关系2.吸收、反射、透射•固体、液体•气体24/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience3.黑体的概念和作用•Stefan-Boltzmann定律•Planck定律Wien位移定律•Lambert定律4.黑体辐射的基本定律25/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•漫射表面•灰体的概念•基尔霍夫定律•实际物体表面简化的可行性5.实际物体的辐射吸收特性二辐射传热的计算•定义•性质•计算1.角系数26/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience2.投入辐射、有效辐射qEJb11211,22212,111,2222,1112,1JJXAJJXAXJAXJA3.任意两表面之间辐射传热27/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•表面辐射热阻和空间辐射热阻•画网络图的方法•表面净辐射传热量和任意两表面之间的辐射传热量•两种特殊情形黑体、重辐射面4.多表面系统辐射传热28/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•遮热板的工作原理•遮热板的应用如何进一步提高遮热板的遮热效果提高测温精度7.气体辐射•特点•温室效应6.太能集热器的应用5.遮热板29/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience三注意1.黑体、漫灰体3.辐射网络2.遮热板的工作原理30/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience换热器31/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience一传热过程的分析和计算•传热过程什么是传热过程？传热方程式tAk关键关键•总传热系数①传热过程的辨析32/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience②总传热系数的计算通过平壁的传热通过圆筒壁的传热通过肋壁的传热21111hhkooioiifofidhdddhttl1)ln(211)(Φooihhk11133/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•传热表面的温度工况Const.iiRt强化传热应从热阻最大的环节入手•临界绝缘直径电气工程动力保温管道•强化传热的突破口34/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•换热器的定义、型式、特点二换热器的型式及平均温差•简单顺流和逆流的平均温差的计算minmaxminmaxlntttttm'','maxmaxttt'','minminttt35/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•简单顺流和逆流的定性温度分布温差大的地方温度变化剧烈•其它复杂流动布置的平均温差的计算ctfmmtt)(一些特殊情况36/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•设计计算和校核计算三换热器的热计算mtkA)()(22221111ttcqttcqmm①所依据的方程•利用平均温差法进行换热器的设计计算37/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience②步骤•-NTU法①有关概念②与平均温差法比较•污垢热阻（存在时的两种解读）38/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience•必要性四Wilson图解法•思想概念性理解五隔热保温技术39/40传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience四注意1.传热过程分析3.冷热流体沿程温度分布2.换热器设计计算的基本步骤