传热学课程自学辅导资料（热动专业）二○○八年十月传热学课程自学进度表教材：《传热学》教材编者：杨世铭陶文铨出版社：高教出版时间：20061注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。

总成绩中，作业占15分。

2传热学课程自学指导书第一章绪论一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1、导热、对流、辐射的基本概念。

2、传热过程传热量的计算。

（二）本章重点1、导热、对流、辐射的基本概念。

2、传热过程传热量的计算。

（三）本章前后联系简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、热传导导热（Heat Conduction）：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的热运动而产生的热量传递称为导热。

特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。

从微观角度分析物体的导热机理：气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。

导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。

非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。

液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。

热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。

3热流密度：单位时间通过单位面积的热流量称为热流密度，用q表示，单位为W/m2。

2、热对流热对流：是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。

特点：只能发生在流体中；必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。

对流换热：流体与固体表面之间的热量传递。

3、热辐射辐射：是指物体受到某种因素的激发而向外发射辐射能的现象。

热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动（或者说由于物体自身的温度）而使物体向外发射辐射能的现象。

辐射换热：当物体之间存在温差时，以热辐射的方式进行能量交换的结果使高温物体失去热量，低温物体获得热量，这种热量传递称为辐射换热。

4、传热过程简介传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。

（二）本章难点及学习方法指导本章对热量传递的三种基本方式及传热过程的基础知识做了简单的介绍，相对来说无太大的难度。

三、典型例题分析4四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题1－7,1-13,1-24,1-32,（二）习题解答（只解答难题）（略）5第二章导热基本定律及稳态导热一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1、掌握导热的基本概念及导热基本定律；2、了解导热系数的影响因素；3、掌握平壁、圆筒壁稳态导热的求解方法。

4、了解等截面直肋稳态导热时，在端部绝热的边界条件下肋片内温度场及肋片散热量的推导；5、掌握等截面直肋散热量的计算及矩形、三角形等非等截面肋片的求解方法；（二）本章重点1、导热的基本概念。

2、平壁、圆筒壁稳态导热的求解方法。

3、等截面直肋稳态导热的理论推导过程。

4、实际应用中肋片散热量的求解方法。

（三）本章前后联系对第一章中导热问题进行了具体深入的分析二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、温度场：温度场是指在各个时刻物体内各点温度分布的总称。

2、等温面与等温线：在同一时刻，温度场中温度相同的点所连成的线或面称为等温线或等温面。

3、温度梯度：在温度场中，温度沿某一方向的变化在数学上可以用该方向上的温度变化率（即偏导数）来表示。

4、导热基本定律：5、热导率：热导率是物质的重要热物性参数，表示该物质导热能力的大小。

6、肋效率：肋片的实际散热量Φ与假设整个肋片都具有肋基温度时的理想散热量Φ0之比67（二）本章难点及学习方法指导1、理解和掌握导热的基本定律——傅立叶定律；2、多层平壁、圆筒壁稳态导热的求解方法。

3、等截面直肋稳态导热的理论推导过程。

三、典型例题分析例2－1 一锅炉墙采用密度为300kg/m 3的水泥珍珠岩制作，壁厚120mm δ=。

已知内壁温度1500t =℃，外壁温度250t =℃，试求每平方米炉墙每小时的热损失。

解 为求平均导热系数λ，先算出材料的平均温度500502752t +==℃ 对密度为300 kg/m 3的水泥珍珠岩制品，从附录7查得0.06510.000105W/m K=0.0651+0.000105275=0.094W/m Ktλ=+⨯代入公式12()q t t λδ=-得 120.094(50050)()0.12W q t t λδ⨯-=-=2＝352/m 讨论：对水泥珍珠岩这类在一定的温度范围内导热系数与温度成线性关系的材料，工厂提供的导热系数计算中t 都是指计算范围内的平均值，使用时要注意其最高的允许使用温度。

例2－2 为了减少热损失和保证安全工作条件，在外径为133mm 的蒸汽管道外覆盖保温层。

蒸汽管外壁温度为400℃。

按电厂安全操作规定，保温材料外侧温度不得超过50℃。

如果采用水泥珍珠岩制品作保温材料，并把每米长管道的热损失/l Φ控制在465W/m 之下，问保温层厚度应为多少毫米？解 为确定导热系数值，先算出保温材料的平均值400502252t +==℃8 从附录7查得导热系数为0.06510.000105W/m K=0.0651+0.000105225=0.088W/m Ktλ=+⨯因为1133d mm =是已知的，要确定保温层厚度δ，须先求得2d ，21212()lnd t t d lπλ-=Φ 12212()ln ln t t d d l πλ-=+Φ于是2220.148(40050)ln ln 0.1334650.7 2.02 1.2980.273d d mπ-=+=-=-= 保温层厚度为220.2730.1330.0722d d m δ--===例2－3 为了强化换热，在外径为25mm 的管子上装有铝制矩形剖面的环肋，肋高H ＝15mm ，厚 1.0mm δ=。

肋基温度为170℃，周围流体温度为25℃。

设铝的导热系数200W/m K λ=，肋面的表面传热系数2130W/m K h =，试计算每片肋的散热量。

解 此题可利用效率曲线图求解。

所需参数如下：'150.515.52H H mm δ=+=+=112.5r mm =2''112.515.528.0r r H mm mm mm =+=+=9'2128.0 2.2412.5r r == '2152()0.001(0.0280.0125)1.5510L A r r mδ-=-=⨯-=⨯'3/21/23/21/25130()(0.0155)()200 1.55100.369h H A λ-=⨯⨯⨯= 从图中查得0.82f η=如果整个肋面处于肋基温度，一个肋片两面的散热量为'2'20210222()()2(0.0280.0125)130(17025)74.3r r h t t Wππ∞Φ=--=⨯-⨯⨯-= 每个肋片的实际散热量Φ为0Φ与肋效率f η的乘积，即74.30.8260.9W Φ=⨯=四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题2-4, 2-12, 2-14, 2-15, 2-17, 2-53,2-55 （二）习题解答（只解答难题） （略）第三章非稳态导热一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1、了解无限大平壁非稳态导热分析解结果及非稳态导热特点；2、掌握傅里叶数、毕渥数的定义式及物理意义；3、掌握非稳态导热的简化分析方法——集总参数法。

（二）本章重点集总参数法。

（三）本章前后联系是第二章内容的延续二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、非稳态导热2、傅里叶数Fo3、毕渥数Bi4、非稳态导热问题的集总参数法（二）本章难点及学习方法指导集总参数法理论推导过程三、典型例题分析四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题3-7,3-10（二）习题解答（只解答难题）（略）第四章导热问题的数值解法一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心了解导热问题数值解法的指导思想，利用泰勒级数展开建立非稳态导热节点方程的方法；熟悉非稳态导热问题数值求解的基本思想及求解步骤，显式稳定性的判定方法；掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法，利用热平衡方法建立非稳态导热物体节点的离散方程。

（二）本章重点非稳态导热问题数值求解的基本思想；利用热平衡法和泰勒级数展开法建立节点的离散方程的方法（三）本章前后联系求解传热问题的基本方法之一二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、内节点：位于计算区域内部的节点，称内节点；2、差分格式：差商中的差分可以用向前、向后、中心差分表示的格式。

（二）本章难点及学习方法指导非稳态导热问题网格划分，利用热平衡建立非稳态导热物体内部及各种边界的节点方程。

数值解法的实质；非稳态导热问题的两种差分格式及其稳定性。

三、典型例题分析1、P173 例4－2四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题4－10（二）习题解答（只解答难题）（略）第五章对流换热的理论基础一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1. 掌握牛顿冷却公式的物理意义及其中物理参数的表述方法。

2. 掌握对流换热的影响因素，了解对流换热的分类和主要研究方法。

（二）本章重点1. 对流换热的影响因素。

2. 能量微分方程的推导。

（三）本章前后联系热量传递的第二种方式二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念牛顿冷却公式、边界层理论的基本内容（二）本章难点及学习方法指导对流换热的动量积分方程和能量积分方程的推导及对流换热问题的边界层积分求解方法。

三、典型例题分析四、思考题、习题及习题解答（一）思考题、习题（二）习题解答（只解答难题）（略）第六章单相对流传热的实验关联式一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1. 掌握管内强制对流换热入口段和充分发展段的物理含义和特征。

2. 了解管内强制对流换热特征数关联式。

3. 了解外部流动强制对流换热特征数关联式4 掌握惯性力项、浮升力项、粘性力项的物理意义。

5 掌握描述自然对流换热的无量纲准则数及其物理意义。

6. 会利用实验关联式计算各类自然对流和混合对流问题。

（二）本章重点1. 管内强制对流换热入口段和充分发展段流场和温度场变化规律、局部换热系数的变化规律。