2、计算 （1）传热系数 平壁 圆筒壁 （2）临界绝缘直径 （3）平均对数温差 （4）换热器计算
3、 定性分析 （1）常见强化传热措施 （2）各种流型的比较 （a） （b） 逆流壁温高于顺流壁温； 逆流壁温高于顺流壁温； 之一为无穷大( （c） qm1c1与qm2c2 之一为无穷大(如有一侧凝结 或沸腾) 或沸腾)
0.8 e
Pr
0.3
λ
d
= 3275W /( m 2 ⋅ K )........... 3分） （
有一水平管道直径为200mm， 分别包有= 04W/m W/m·K 有一水平管道直径为 200mm ， 分别包有 =0.04W/m K ， 和 200mm W/m·K的保温材料，厚度分别为20mm和30mm 20mm mm， =0.05 W/m K的保温材料，厚度分别为20mm和30mm，管 内流有50 的空气，流速为10m/s，管外大气温度为10 50℃ 10m/s 10℃ 内流有50℃的空气，流速为10m/s，管外大气温度为10℃。 （管道厚度很薄，可以忽略不计） 管道厚度很薄，可以忽略不计） 管内的对流换热表面传热系数 表面传热系数。 求：1.管内的对流换热表面传热系数。 表面传热系数。 管外的对流换热表面传热系数 2.管外的对流换热表面传热系数。 每米管道的传热热阻和传热系数。 3.每米管道的传热热阻和传热系数。 每小时每米管道散热量。 4.每小时每米管道散热量。 备注： 管内流动的对流换热实验关联式: 备注：1.管内流动的对流换热实验关联式: Nu = 0.023 Re 0.8 Pr 0.4 管外横掠的对流换热实验关联式: 2.管外横掠的对流换热实验关联式: Nu = 0.174 Re 0.6 管外自然对流换热实验关联式: 3.管外自然对流换热实验关联式: Nu = 0.5(Gr ⋅ Pr)1/ 4 此关联式中定性温度取管外流体温度， Gr中的 （ 注 ： 此关联式中定性温度取管外流体温度 ， Gr 中的 Δt=5 Δt=5℃， 其中体积膨胀系数可以按管外为理想气体计算） 其中体积膨胀系数可以按管外为理想气体计算）
传热学
建筑环境与热能工程系
热动教研室
总 复 习
绪论
一、基本内容 1、 导热 2、 对流 3、 辐射 4、 传热过程分析与换热器计算
稳态导热
1、 基本概念 导热系数、导温系数(热扩散系数) 导热系数、导温系数(热扩散系数)、温度场、稳态与非 稳态换热、等温线、初始条件、三类边界条件及其数学 稳态换热、等温线、初始条件、 表达式、 接触热阻。 表达式、热阻、接触热阻。 2、基本定律 傅里叶定律： 傅里叶定律：
2、 理论 （1） 对流换热的数学描写 动量方程（ ）、能量方程 连续性方程、 能量方程、 动量方程（2个）、能量方程、连续性方程、 换热方程、边界条件 换热方程、 （2 ） （3 ） 边界层微分方程组及其求解 相似原理
什么是同类现象？ 什么是同类现象？
3、 计算 注意考虑各种修正） （1） 管槽内强制对流 （注意考虑各种修正）
习题1 多层平壁稳态导热） 习题1：（稳态导热——多层平壁稳态导热） 稳态导热 多层平壁稳态导热 锅炉炉墙由三层平壁组成， 内层是耐火砖层； 锅炉炉墙由三层平壁组成 ， 内层是耐火砖层 ； 外 层是红砖层； 两层中间填以石棉隔热层。 层是红砖层 ； 两层中间填以石棉隔热层 。 炉墙内 侧烟气温度 t f 1 = 511 ℃，烟气侧 h1 = 35W / m 2 ⋅ K t f 2 空气侧 锅炉炉墙外空气 ℃，= 22 ； 。
辐射强度、定向辐射强度、 辐射强度、定向辐射强度、 角系数及其性质、 表面热阻、 空间热阻、 重辐 角系数及其性质 、 表面热阻、 空间热阻 、 射表面、复合换热。 射表面、复合换热。
2、 理论 普朗克定律: 普朗克定律: 维恩位移定律: 维恩位移定律:
，
斯蒂芬－玻尔兹曼定律 四次方定律） （四次方定律）: 兰贝特定律: 兰贝特定律: 基尔霍夫定律: 基尔霍夫定律:
六、 传热与换热器 1、概念 传热系数、辐射换热表面传热系数、 传热系数、辐射换热表面传热系数、复合换热表面传 热系数、临界绝缘直径、肋面总效率、 热系数、临界绝缘直径、肋面总效率、肋化系数
换热器的效能、传热单元数、强化换热的原则。 传热单元数、强化换热的原则。
换热器计算类型：设计计算、 换热器计算类型：设计计算、校核计算 换热器计算方法：平均温差法、效能－ 换热器计算方法：平均温差法、效能－传热单元数法
五、 辐射换热 1、 概念 黑体、灰体、 黑体、灰体、 发射率、光谱发射率、定向发射率、 发射率、光谱发射率、定向发射率、 吸收率（ 吸收率（比）、光谱吸收率（比）、 光谱吸收率（ 反射率、透射率、镜反射、漫反射、 反射率、透射率、镜反射、漫反射、
辐射力、光谱辐射力、有效辐射、投入辐射 光谱辐射力、
导热微分方程： 导热微分方程：
3、 计算 （1）平壁： 平壁：
(2)圆筒壁： (2)圆筒壁： 圆筒壁
(3)肋效率： 实际散热量/ (3)肋效率： 实际散热量/假设整个肋表面处于肋基温度下 肋效率 的散热量
等截面直肋（肋端绝热） (4) 等截面直肋（肋端绝热） θ=θ0ch(m(x-H))/ch(mH),
三、非稳态导热 1、 基本概念
毕渥准则数（Bi、Biv ）、傅立叶数（Fo 、Fov ）、 时间常数、 诺谟图。 时间常数、集总参数法及其使用条件、诺谟图。
2、 理论 一维、二维、 （1）一维、二维、三维非稳态导热问题的完整数学 描述：方程＋边界条件＋ 描述：方程＋边界条件＋初始条件 （2）Bi →0 时，非稳态导热问题的完整数学描述 （集总参数法） 集总参数法）
3、 计算 (1) 角系数 A：代数法 相对性 完整性 可加性 B：积分法 C：查图表
（2）
（2）两表面封闭体系的辐射换热量
几种特殊形式： 几种特殊形式：
A：表面1为平面或凸面 表面1
A：两表面面积相差很小
A：表面2比1大得多 表面2
（3）多表面系统的辐射传热 应用网络法进行求解
4、 分析 （1）辐射特点（与对流和导热相比） 辐射特点（与对流和导热相比） （2）黑体与黑色物体、白体与白色物体的区 黑体与黑色物体、 别 （3）基尔霍夫定律的条件 （4）减少辐射换热的方法 （5）遮热板（罩）的原理及应用 遮热板（
K=
1 1 3 δi 1 +∑ + h1 i =1 λi h2
=
1 = 0.824W / m 2 ⋅ K 1 0.23 0.05 0.24 1 + + + + 35 1.20 0.095 0.60 15
炉墙单位面积的热损失， 炉墙单位面积的热损失 ， 即通过平壁传热过程的 热流通量
q = K (t f 1 − t f 2 ) = 0.824(511 − 22) = 402.94W / m 2 1 1 tw1 = t f 1 − q = 511 − 402.92 × = 499.5°C h1 35
：
（2） 横掠单管和管束: 横掠单管和管束:
（3） 自然对流传热
:
注意：应用时注意各实验关联式的的应用范围， 注意：应用时注意各实验关联式的的应用范围， 特征尺寸和定性温度的确定。 特征尺寸和定性温度的确定。
4、 分析
（1）影响对流换热系数的因素
（2）根据边界层画出各类对流换热局部对流换热 系数曲线 （3）管内强制对流进行管长、弯管及其温度修正 管内强制对流进行管长、 的原因 （4） 自然对流换热中换热的特点 （5） 珠状凝结换热为何强于膜态凝结 膜状凝结中横管与竖管的h （6） 膜状凝结中横管与竖管的h的大小 （7） 大容器饱和沸腾曲线
习题2 集总参数法） 习题2：（非稳态导热——集总参数法） 非稳态导热 集总参数法 将初始温度为400℃ 重量为40 40g 将初始温度为400℃，重量为40g的铝球突然抛入 400 15℃的空气中。已知对流换热表面传热系数h= h=40 15℃的空气中。已知对流换热表面传热系数h=40 ρ=2700 2700kg/m W/m2·K ， 铝 的 物 性 参 数 为 ρ=2700kg/m3 ， K c=0 kJ/kg·K λ=240W/m·K 240W/m c=0.9 kJ/kg K ， λ=240W/m K 。 试用集总参数 法确定该铝球由400 降至100 所需的时间。 400℃ 100℃ 法确定该铝球由 400℃ 降至 100℃ 所需的时间 。 忽略辐射换热） （忽略辐射换热）
试求① 通过该炉墙的热损失 ？ ② 炉墙内表面的温 h2 ① 通过该炉墙的热损失？ 试求= 15W / m 2 ⋅ K 度？
δ1 = 0.23m, λ1 = 1.20W / m ⋅ K δ 2 = 0.05m, λ2 = 0.095W / m ⋅ K δ 3 = 0.24m, λ3 = 0.60W / m ⋅ K
初温为100 的热水， 流经内径为16mm、 100℃ 16mm 2 、 初温为 100℃ 的热水 ， 流经内径为 16mm 、 壁 厚为1mm的管子 出口温度为80 的管子， 80℃ 厚为1mm的管子，出口温度为80℃；与管外冷水的 总换热量为350kW， 试计算管内平均换热系数。 350kW 总换热量为 350kW ， 试计算管内平均换热系数 。 10分 （10分） 准则方程： 准则方程：
Nu = 0.023Re0.8 ⋅ Pr0.3 ...........................(旺盛湍流Re 〉104） d ) 3 (η f )0.14 ...........(层流R 〈 2300) Nu = 1.86( Re ⋅ Pr ⋅ e L η w
1
：
cp kJ /(kg ⋅ K )
4 m 3 π R = , m = 40 g , ρ = 2700kg / m3 3 ρ R ≈ 15mm 40 × 0.015 Bi = = = 0.0025 < 0.1 240 λ hR
可以用集总参数法来求解： 可以用集总参数法来求解：