第三章熱工學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)熱工學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容一、傳熱基本方式1、傳熱基本概念2、傳熱基本方式3、傳熱公式一、傳熱基本方式1、傳熱學(xué)概念傳熱學(xué)是研究熱量傳遞過程規(guī)律的一門科學(xué)，具體來講主要有熱量傳遞的機(jī)理、規(guī)律、計(jì)算和測(cè)試方法熱量傳遞過程的推動(dòng)力：溫差熱力學(xué)第二定律：熱量可以自發(fā)地由高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩?/p>

有溫差就會(huì)有傳熱

溫差是熱量傳遞的推動(dòng)力一、傳熱基本方式2、傳熱學(xué)應(yīng)用（1）鍋爐和換熱設(shè)備設(shè)計(jì)——強(qiáng)化換熱和節(jié)能（2）化工工業(yè)生產(chǎn)——維持工藝流程的溫度，研究特殊要求的加熱冷卻技術(shù)（3）建筑節(jié)能——圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫層（4）太陽能——高效能換熱器開發(fā)和設(shè)計(jì)一、傳熱基本方式3、傳熱基本方式（1）導(dǎo)熱（2）熱對(duì)流（3）熱輻射一、傳熱基本方式3、傳熱基本方式密實(shí)的房屋磚墻或混凝土墻在冬季的散熱過程圖整個(gè)過程可分為三段，首先熱由室內(nèi)空氣以對(duì)流換熱和墻與室內(nèi)物體間的輻射方式傳給墻內(nèi)表面；再由墻內(nèi)表面以固體導(dǎo)熱方式傳遞到墻外表面；最后由墻外表面以空氣對(duì)流換熱和墻與周圍物體間的輻射方式把熱傳遞到室外環(huán)境。

一、傳熱基本方式熱水采暖散熱器的熱傳遞過程，熱水的熱量先以對(duì)流換熱方式傳給散熱器壁內(nèi)側(cè)，再由導(dǎo)熱方式通過壁，然后散熱器壁外側(cè)以空氣對(duì)流換熱和壁與周圍物體間的輻射換熱方式將熱量傳給室內(nèi)一、傳熱基本方式（1）導(dǎo)熱（掌握）定義：導(dǎo)熱又稱熱傳導(dǎo)，是指物體各部分無相對(duì)位移或不同物體直接接觸時(shí)依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象，導(dǎo)熱是物質(zhì)的屬性，導(dǎo)熱過程可以在固體、液體及氣體中發(fā)生。但在引力場(chǎng)下，單純的導(dǎo)熱一般只發(fā)生在密實(shí)的固體中，因?yàn)?，在有溫差時(shí)，液體和氣體中可能出現(xiàn)熱對(duì)流而難以維持單純的導(dǎo)熱一、傳熱基本方式①導(dǎo)熱的特點(diǎn)A必須有溫差B物體直接接觸C依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量D不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移一、傳熱基本方式②導(dǎo)熱機(jī)理氣體：導(dǎo)熱是氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果，溫度升高，動(dòng)能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使熱能從高溫傳到低溫處。

一、傳熱基本方式③導(dǎo)熱公式計(jì)算大平壁導(dǎo)熱是導(dǎo)熱的典型問題之一。當(dāng)兩側(cè)壁溫不相等，熱流從高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞。一、傳熱基本方式平壁導(dǎo)熱量與壁兩側(cè)表面的溫度差和平壁面積成正比；與壁厚成反比；并與材料的導(dǎo)熱性能有關(guān)。因此，通過平壁的導(dǎo)熱量的計(jì)算式是：外表面壁溫，℃壁的厚度，m內(nèi)表面壁溫，℃

垂直于導(dǎo)熱方向的物體橫截面積,m2導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K熱流量，W一、傳熱基本方式在傳熱學(xué)中，常用電學(xué)歐姆定律的形式〈電流=電位差／電阻〉來分析熱量傳遞過程中熱量與溫度差的關(guān)系。即把熱流密度的計(jì)算式改寫為歐姆定律的形式熱流密度：一、傳熱基本方式單位熱流密度導(dǎo)熱熱阻單位導(dǎo)熱熱阻一、傳熱基本方式λ—比例系數(shù)，稱為導(dǎo)熱系數(shù)或熱導(dǎo)率，其意義是指單位厚度的物體具有單位溫度差時(shí)，在它的單位面積上每單位時(shí)間的導(dǎo)熱量，它的國(guó)際單位是W／(m·K)。它表示材料導(dǎo)熱能力的大小。導(dǎo)熱系數(shù)一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，例如，普通混凝土W／(m·K),純銅的將近400W／(m·K)。一、傳熱基本方式（2）熱對(duì)流基本概念

1)對(duì)流：是指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，從而使流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。對(duì)流僅發(fā)生在流體中，流體中有溫差—對(duì)流的同時(shí)必伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。自然界不存在單一的熱對(duì)流。一、傳熱基本方式2)對(duì)流換熱：流體流過一個(gè)物體表面時(shí)的熱量傳遞過程，稱為對(duì)流換熱。

3）對(duì)流換熱的分類——根據(jù)引起流動(dòng)的原因分：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。自然對(duì)流：由于流體冷熱各部分的密度不同而引起流體的流動(dòng)。

如：暖氣片表面附近受熱空氣的向上流動(dòng)。強(qiáng)制對(duì)流：流體的流動(dòng)是由于水泵、風(fēng)機(jī)或其他壓差作用所造成的。一、傳熱基本方式對(duì)流換熱特點(diǎn)對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同，既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)熱；導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過程必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差一、傳熱基本方式4）對(duì)流換熱的基本規(guī)律<牛頓冷卻公式>流體被加熱時(shí)：

流體被冷卻時(shí)：式中，及分別為壁面溫度和流體溫度，℃。一、傳熱基本方式

h——表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，其意義是指單位面積上，流體與壁之間在單位溫差下及單位時(shí)間內(nèi)所能傳遞的熱量。常用的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)單位是J/(·s·K)或W/(m2·K)。h的大小表達(dá)了對(duì)流換熱過程的強(qiáng)弱程度。例如采暖熱水散熱器外壁和空氣間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)約為1-10W／(m2·K)，而它的內(nèi)壁和熱水之間的h

則可達(dá)數(shù)千W／(m2·K)。一、傳熱基本方式（3）熱輻射定義：導(dǎo)熱或?qū)α鞫际且岳?、熱物體的直接接觸來傳遞熱量，熱輻射則不同，它依靠物體表面對(duì)外發(fā)射可見和不可見的射線(電磁波，或者說光子)傳遞熱量。一、傳熱基本方式①基本概念

1）輻射和熱輻射

物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。2）輻射換熱

輻射與吸收過程的綜合作用造成了以輻射方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞稱輻射換熱一、傳熱基本方式②輻射換熱的特點(diǎn)——不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的存在，在真空中就可以傳遞能量——在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換物體熱力學(xué)能電磁波能物體熱力學(xué)能——無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量;總的結(jié)果是熱由高溫傳到低溫一、傳熱基本方式自然界中的物體都在不停的向空間發(fā)出熱輻射，同時(shí)又不斷的吸收其他物體發(fā)出的輻射熱。說明：輻射換熱是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，當(dāng)物體與周圍環(huán)境溫度處于熱平衡時(shí)，輻射換熱量為零，但輻射與吸收過程仍在不停的進(jìn)行，只是輻射熱與吸收熱相等。作業(yè)題1、現(xiàn)在冬季室內(nèi)供暖可以采用多種方法。試就你所知分析每一種供暖方法為人們提供熱量的主要熱傳遞方式是什么？填寫在各箭頭上。散熱器：散熱器內(nèi)的蒸汽或熱水→散熱器內(nèi)壁→散熱器外壁→室內(nèi)空氣→人體。┖→墻壁→人體。電熱散熱器：電加熱后的油→散熱器內(nèi)壁→散熱器外壁→室內(nèi)空氣→人體。紅外電熱器：紅外電熱元件→人體。┖→墻壁→人體。電熱暖風(fēng)機(jī)：電加熱器→加熱風(fēng)