传热学 (Heat Transfer)e/
传 热 学 （Heat Transfer）
参考书 教材:《传热学》杨世铭、陶文铨编著,第三版 令《传热学》戴锅生,第二版 《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 &s Heat Transfer (2nd edition), by anthony F Mills Heat Transfer by J. P. Holman .o Fundamentals of Heat Transfer, by F P Incropera, D.P. DeWitt
参 考 书 ❖ 教材: 《传热学》 杨世铭、陶文铨编著，第三版 ❖ 《传热学》 戴锅生，第二版 ❖ 《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 ❖ Heat Transfer (2nd Edition), by Anthony F. Mills ❖ Heat Transfer , by J.P.Holman ❖ Fundamentals of Heat Transfer, by F. P. Incropera, D.P. DeWitt
第一章绪论 §10概述 1.传热学( Heat transfer) (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
第一章 绪 论 §1-0 概 述 1. 传热学（Heat Transfer） (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
2.传热学与工程热力学的关系 (1)热力学 传热学=热科学( Thermal science) 系统从一个平衡态到关心的是热量传 另一个平衡态的过程递的过程,即热 中传递热量的多少。量传递的速率 铁块,M1 300C 热力学:t④ 传热学:t(x,y,z,r) 水,M =f(7) 20°C 图1-1传热学与热力学的区别 (2)传热学以热力学第一定律和第二定律为基础,即Φ始终从高温热 源向低温热院传递,如果没有能量形式的转化,则Φ始终是守恒的
2. 传热学与工程热力学的关系 (1) 热力学 + 传热学 = 热科学(Thermal Science) 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。 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： tm Φ ( ) ( , , , ) Φ f t x y z = 水，M2 20oC 铁块, M1 300oC 图1-1 传热学与热力学的区别 (2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即始终从高温热 源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则始终是守恒的
3传热学应用实例 自然界与生产过程到处存在温差→传热很普遍 (1)日常生活中的例子: a人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度,那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样?为什么? b夏天人在同样温度(如:25度)的空气和水中的感 觉不一样。为什么? c北方寒冷地区,建筑房屋都是双层玻璃,以利于保 温。如何解释其道理?越厚越好?
3 传热学应用实例 自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍 b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保 温。如何解释其道理？越厚越好？ (1) 日常生活中的例子： a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样？为什么？
(2)特别是在下列技术领域大量存在传热问题 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、 核能、航空航天、微机电系统(MEMS)、新材料、军事 科学与技术、生命科学与生物技术 (3)几个特殊领域中的具体应用 a航空航天:高温叶片气膜冷却与发汗冷却;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 (Ma=-10)冷却;核热火箭、电火箭;微型火箭(电 火箭、化学火箭);太阳能高空无人飞机
(2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题 (3) 几个特殊领域中的具体应用 a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；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 （Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电 火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、 核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事 科学与技术、生命科学与生物技术…
b微电子:电子芯片冷却 c生物医学:肿瘤高温热疗;生物芯片;组织与器 官的冷冻保存 d军事:飞机、坦克;激光武器;弹药贮存 制冷:跨临界二氧化碳汽车空调/热泵;髙温 水源热泵 f新能源:太阳能;燃料电池 4传热过程的分类 按温度与时间的依变关系,可分为稳态和非稳态两大类
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器 官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温 水源热泵 f 新 能 源：太阳能；燃料电池 4 传热过程的分类 按温度与时间的依变关系，可分为稳态和非稳态两大类
§1-1热量传递的三种基本方式 上热量传递的三种基本方式:导热(热传导)、对流(热对流) 和热辐射 1导热(热传导)( Conduction) (1)定义:指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体 间直接接触时,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 (2)物质的属性:可以在固体、液体、气体中发生 (3)导热的特点:a必须有温差;b物体直接接触;c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递 热量;d在引力场下单纯的导热只发生在密实固体 中
§1-1 热量传递的三种基本方式 1 导热（热传导）(Conduction) 热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流) 和热辐射。 (1)定义：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体 间直接接触时，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 (2)物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生 (3)导热的特点：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递 热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体 中
(4)导热的基本定律: 1822年,法国数学家 Fourier dt ①=-4 dx dt dt W q d 上式称为 Fourier定律,号称导 热基本定律,是一个一维稳态 导热。其中: 图1-2一维稳态平板内导热 Φ:热流量,单位时间传递的热量[W啊];q:热流密度,单 位时间通过单位面积传递的热量;A:垂直于导热方向的 截面积[m2];λ:导热系数(热导率)[W/(mK)]
(4)导热的基本定律： 1822年，法国数学家Fourier: W d d x t Φ = −A = = − 2 m W d d x t A Φ q 上式称为Fourier定律，号称导 热基本定律，是一个一维稳态 导热。其中： ：热流量，单位时间传递的热量[W]；q：热流密度，单 位时间通过单位面积传递的热量；A：垂直于导热方向的 截面积[m2]；：导热系数（热导率）[W/( m K)]。 图1-2 一维稳态平板内导热 t 0 x dx dt Q
(5)导热系数 表征材料导热能力的大小,是一种物性参数,与材料种 类和温度关。金属>非金属固体>体>气体 复习:1传热学的研究内容 (1)定义 2传热学与工程热力学的关系(2)物质的属性 3传热学应用实例 (3)导热的特点 4传热过程的分类 (4)导热的基本定律 5导热 (5)导热系数λ (6)一维稳态导热及其导热热阻八 如图1-3所示,稳态→q= const,于是积分 Fourier 定律有: gdx=-2"2d→q=2 aw1 d々
(6) 一维稳态导热及其导热热阻 如图1-3所示，稳态 q = const，于是积分Fourier 定律有： 1 2 0 d d 2 1 w w t t t t q x t q w w − = − = 复习：1 传热学的研究内容 (1) 定义 2 传热学与工程热力学的关系 (2) 物质的属性： 3 传热学应用实例 (3) 导热的特点 4 传热过程的分类 (4) 导热的基本定律 5 导热 (5) 导热系数 (5) 导热系数 表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种 类和温度关。 金属 非金属固体 液体 气体