热传导热辐射热对流课件.pptVIP

第一讲1.绪论1.1热的科学认识史什么是热？古代热素说。1600年,英国哲学家FrancisBacon提出：Heatitself,itsessenceismotionandnothingelse.1761年，苏格兰化学家JosephBlack区分了热强度(温度temperature)与热数量（热量calorie）的概念，1797年TompsonBenjamin等发现了功可以转换成热。首次可以不用火将水煮沸。Watt（1736-1819）蒸汽机的发现，可以将热能转化为功。19世中叶，WillianTomson提出了比代的点：Heatisnotasubstance,butadynamicalformofmechanicaleffect。热力学第一定律确立直至20世纪，在对原子结构、量子认识的基础上，对热的本质有了更进一步的认识。

热不是一种物质，而是一种物质的运动；热传递即是运动的传递，可以从一种运动的形式转换成另一种运动的形式。温度代表运动的激烈程度，而热量则代表热的多少与规模。

1.2.学研究象及意。研究什么？热力学的研究对象：物质运动的趋势和平衡状态热力学第一定律和第二定律传热学：热的传递过程，最主要的问题是速率

意义：日常生活→各种工业生产（能源动力、冶金化工、机械材料、电信交通、建筑、航天等）→农业林业工业革命：化石能源的利用（煤、石油和天然气）带来了人类活动革命性的变化大量消费化石能源造成的问题能源利用的发展趋向：节能型、环保型、能源可再生型

汽轮机发电机燃烧炉水蒸汽脱飞灰V烟囱煤仓空气脱氮脱硫灰煤燃烧发电工厂流程图

传热学的近代发展研究问题的空间尺度增大，涉及的学科领域增多计算机的应用

三种传热方式：T1T2TsT∞T∞T1T2T1T1T2TsT2RadiationConductionConvection

1.4.1传导l傅立叶定律(Fourierlaw）式中Φ，热流量（J/sorW）;λ，热传导系数(J.m-1.K-1.s-1）A，传热面积(m)2dT/dx，温度梯度(K.m-1)热流量或热流密度q＝Φ/Anewton(N-2;pascal(Pa):N.m-2;Joule(J):N.m;watt(W):J.s-1

l几种材料的热传导系数(W.m-1.K-1)Silver410CopperAluminumIroteel～16DiamondQuartz230042MarbleSandstoneGlass2.1～3.01.80.78Glasswool0.038WaterAir0.5560.024

低压下导热系数常压下导热系数，常数，压力，气体自由运动距离，绝对温度

1.4.2对流传热u当TT时由固体表面向流体传热?s?，T?TsФ=hA(T–T)s?式中h对流传热系数(W.m-2.K-1)A传热面积(m)2T?流体主体温度(K)Ts固体表面温度(K)l典型对流传热系数范围(W.m-2.K-1)Naturalconvection:gas2-25;water~890Forcedconvection:gas25-250;water~3500

1.4.3辐射传热l理想黑体的辐射传热流量Φ=σAT4式中σ，Stefan-Boltzmann常数(=5.67?10-5W.m-2.K-4T，绝对温度(K))A，辐射表面积(m)2l对于非理想黑体Φ=εσAT4式中ε，物体的辐射率或称黑度（0ε1）l辐射换热

第二讲2.热传导(heatconduction)2.1.热传导微分方程式l问题：散热？贮热？T?=非稳态过程、=稳态保温材料（传热速率、热传导系数、温度场概念）Φ解决问题的基本方法：Fourier定律，能量守恒方程Fourier定律的三维空间形式？

2.1.1直角坐标系的微分方程式zydzdyxdx式中ρ，比重(kg.m-3cp，比热容(J.kg-1.K-1λ，热传导系数(J.m-1.K-1.s-1)))，单位体积微元体内热源在单位时间内生成热量(J.m-3.s-1)

l简化形式（1）λ为常数thermalconductivity式中热扩散率(thermaldiffusivity)(2)无内热源(3)热传导系数为常数、无内热源、稳定态

2.1.2园柱形坐标系的微分方程式zφdrrdzydrφx2.1.3球形坐标系的微分方程式参见教材

2.2.稳态热传导（steady-stateconduction)2.2.1.一维(onedimension)2.2.1.1平板T1T2稳态时Lx积分通式：边界条