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传热学 Heat Transfer
Center of Thermal Fluids Science
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传热学 Heat Transfer
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传 热 学
Chapter 1
Chapter 24
Chapter 57
Chapter 89
Chapter 10
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
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主 要 内 容
• 传热学基本内容复习
• 典型题讲解
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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
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二 傅立叶( Fourier )导热定律
tq gradt n
A n
( ) ( ) ( )t t t
q i j kx y z
1. 一般表达式
2. 物理含义
关键
关键
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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)
400400.60.026
KmW
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四 导热微分方程
Φz
t
zy
t
yx
t
x
tc
)()()(
三个坐标方向净导入的热量
非稳态项
内能增量内热源
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五 定解条件
0, , ,t f x y z
( )w fw
th t t
n
t - w wf q
n
wt f
1. 初始条件
2. 边界条件
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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
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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
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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
2.0Fo
2. 集总参数法
⑤ 时间常数 ③ Bi 数
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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
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十 温度分布
1. 变物性问题
2. 变截面问题
3. 传热过程
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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
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4. 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 )
KmW 2
5. 影响对流传热的因素
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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
Re GrNu Pr St
⑤ 常用的无量纲准则数(特征数)及其物理含义
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2. 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
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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
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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
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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
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3.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
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• 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
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2.投入辐射、有效辐射
qEJ b
1
1
211,22
212,11
1,2222,1112,1
JJXA
JJXA
XJAXJA
3.任意两表面之间辐射传热
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• 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
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• 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
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换 热 器
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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
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② 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
21
111
hhk
ooi
o
ii
fofi
dhdd
dh
ttl
1)ln(
211
)(Φ
ooi hhk
111
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• 传热表面的温度工况
Const.
i
i
R
t
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
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• 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
min
max
minmax
lnt
ttt
tm
'','maxmax ttt
'','minmin ttt
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• 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
ctfmm tt )(
一些特殊情况
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• 设计计算和校核计算
三 换热器的热计算
mtkA
)()( 22221111 ttcqttcq mm
①所依据的方程
• 利用平均温差法进行换热器的设计计算
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② 步骤
- NTU 法
① 有关概念
② 与平均温差法比较
• 污垢热阻
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• 必要性
四 Wilson 图解法
• 思想
概念性理解
五 隔热保温技术
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祝大家
取得优异的成绩!