传热学绪论

高等传热学AdvancedHeatTransfer齐晓霓山东理工大学交通学院热能与动力工程系绪论1.1概述一、传热学（HeatTransfer）研究对象及应用1研究对象(1)研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递的机理、规律、计算和测试方法(2)热量传递过程的推动力：温差热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源有温差就会有传热温差是热量传递的推动力自然界与生产过程到处存在温差传热现象很普遍c人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？b不仅北方高寒地带，南方的新建高楼大厦往往也采用双层玻璃，为什么？1．日常生活a冰箱紧贴墙角放置和距墙一定距离的通风处放置耗电是否一样？为什么？2应用传统工业►化学和石油化学工业炼钢与轧钢焦炉出焦►冶金工业20世纪70年代20世纪90年代10w/cm2100w/cm2集成电路芯片►IT工业电子设备冷却用的小型热管用钻石加工的微尺度换热铜板：125m，整体为25mm×25mm►航空航天航天飞机腹部的隔热瓦★高温叶片气膜冷却；★火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；★卫星与空间站热控制；★空间飞行器重返大气层冷却；★超高音速飞行器冷却。3．生物医药肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器官冷冻保存等。军事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存。新能源：太阳能；燃料电池。4．其它•质子膜湿润良好时电池内阻低、输出电压高、负载能力强是确保系统稳定运行及延长工作寿命的必要条件。•ＰＥＭＦＣ在运行时不断产生热量，使内部升温，当温度接近100℃时质子膜强度下降；温度太低，电池组输出电压下降，内部极化增加，电池组性能恶化。想一想夏天的时候，剃光了頭髮是不是最凉快的方式？为什么冬天鼻子、耳朵、手指最容易冻呢？将手放到100℃的沸水中手会受伤，但为什么进到100℃的桑拿室却不会受伤？天气晴朗的时候，为何长时间停放的汽车内的温度要比车外温度高？二．热力学和传热学的关系热力学系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。传热学关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。热力学：传热学：mtQ)(),,,(fΦzyxt水，M220oC铁块,M1300oC传热学基础是工程热力学第一定律指出传递热量的数值第二定律指出热量传递的方向三．传热学的研究方法★工程上的传热问题分类：►更有效地增强或削弱热量的传递；►着重于确定物体内温度分布。★传热学的研究方法：解析法—对描述热传递的方程用数学分析的方法求解。实验法—利用实验对复杂的热传递过程进行测定，在传热理论的指导下建立经验性的方程。数值法—利用计算机求解用解析法求解困难的传热方程。传热学发展简史18世纪30年代工业化革命促进了传热学的发展导热（Heatconduction）钻炮筒大量发热的实验（B.T.Rumford,1798年）两块冰摩擦生热化为水的实验（H.Davy,1799年）导热热量和温差及壁厚的关系（J.B.Biot,1804年）Fourier导热定律(J.B.J.Fourier,1822年）G.F.B.Riemann/H.S.Carslaw/J.C.Jaeger/M.Jakob对流换热（Convectionheattransfer）不可压缩流动方程（M.Navier,1823年)流体流动Navier-Stokes基本方程(G.G.Stokes,1845年）雷诺数(O.Reynolds,1880年）自然对流的理论解（L.Lorentz,1881年）管内换热的理论解（L.Graetz,1885年；W.Nusselt,1916年）凝结换热理论解（W.Nusselt,1916年）强制对流与自然对流无量纲数的原则关系（W.Nusselt,1909年/1915年）流体边界层概念（L.Prandtl,1904年）热边界层概念（E.Pohlhausen,1921年）湍流计算模型（L.Prandtl,1925年；Th.VonKarman,1939年；R.C.Martinelli,1947年）热辐射及辐射换热(Thermalradiation)黑体辐射光谱能量分布的实验数据(O.Lummer,1889年）黑体辐射能量和温度的关系(J.StefanandL.Botzmann,1889年）黑体辐射光谱能量分布的公式维恩公式（1896年）/Rayleigh-Jeans公式能量子假说（M.Planck,1900年）/光量子理论（A.Einstein,1905年）物体的发射率与吸收比的关系（G.Kirchhoff,1859年/1860年）物体间辐射换热的计算方法（波略克，1935年；H.C.Hotel,1954年；A.K.Oppenheim,1956年)数值传热学（1970年）作业传热学发展史简介每个同学做ppt并讲述。参考资料教材:《传热学》杨世铭、陶文铨编著第四版《高等传热学》张靖周编著科学出版社《高等传热学》杨强生、浦保荣编著上海交通大学出版社《高等传热学》贾力、方肇洪，钱兴华编著高等教育出版社《数值传热学》陶文铨编著《对流换热》V.S.阿巴兹《凝结和沸腾》施明恒等编著《辐射换热》余其铮编著HeatTransfer(2ndEdition),byAnthonyF.MillsHeatTransfer,byJ.P.HolmanFundamentalsofHeatTransfer,byF.P.Incropera,D.P.DeWitt期刊：InternationalJournalofHeatandMassTransferAppliedThermalEngineeringEnergy