?
?
tw1 ? tw 2 R?
R?
?
? A?
A?
称为平壁的导热热阻，表示物体对 导热的阻力，单位为K/W 。
?
tw1
R?
tw2
热阻网络
4
8－2 热 对流
热对流 :由于流体的宏观运动使不同温度的流体
相对位移而产生的热量传递现象。 热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运 动而产生的导热。
对流换热:
第二篇 传热学
第八章 热量传递的基本方式
热量传递有三种基本方式 ?热传导 (thermal conduction) ?热对流 (thermal convection) ?热辐射 (thermal radiation)
1
8－1 热传导
热传导（简称导热）
在物体内部或相互接触的物体表面之 间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子 的热运动而产生的热量传递现象。
tw1
热流量：单位时间传导的热量,W
? ? A? tw1 ? tw 2
?
?
?: 材料的 热导率 （导热系数 ）： 0
表明材料的导热能力，W/(m·K)。
tw2
?x
3
热流密度 q :单位时间通过单位面积的热流量
q ? ? ? ? tw1 ? tw 2
A
?
?
?
A?
tw1 ? tw 2
?
?
tw1 ? t w 2
8ห้องสมุดไป่ตู้
8－3 热辐射
辐射： 指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能
的现象
解释辐射现象的两种理论 ： 电磁理论与量子理论
电磁波的数学描述： c ? ??
c — 某介质中的光速, c ? c0 n
c0 ? 3.0 ? 108 m/s 为真空中的光速; n 为介质的折射率。
? — 波长, 常用? m为单位, 1? m = 10-6 m。
?
?
0
?
? A? tw1 ? tw2 ?
?
tw1 ? tw2
?
? tw1 ? tw2 R?
A?
h2 tw2
tf2
?
?x
15
（3）右侧的对流换热
? ? ?
? Ah2 tw2 ? tf 2
? tw2 ? tf 2 ? tw2 ? tf 2
?
= Ah(tw – tf)
? tw ? tf 1
? tw ? tf Rh
Ah
Rh
?
1 Ah
称为对流换热热阻，单位为 W/K。
?
对流换热热阻网络：
tw
Rh
tf
6
表面传热系数的影响因素： h 的大小反映对流换热的强弱，与以下 因素有关： （1）流体的物性（热导率、粘度、密度、 比热容等）； （2）流体流动的形态（层流、湍流）； （3）流动的成因（自然对流或受迫对流）；
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热辐射的主要特点：
（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐 射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能 辐射能 ；
（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力， 物体吸收热辐射时：辐射能 内热能 ；
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传
播；
（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是
? — 频率, 单位 s－1。
9
电磁波的波谱：
? 射线：? < 5×10-5 ? m X射线： 5×10-7 ? m < ? < 5×10-2 ? m 紫外线： 4×10-3 ?m < ? < 0.38 ? m 可见光： 0.38 ? m < ? < 0.76 ? m 红外线： 0.76 ? m < ? < 103 ? m 无线电波： ? > 103 ? m
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微波： 103 ? m <? < 106 ? m
微波炉就是利用微波加热食物，因微波可 穿透塑料、玻璃和陶瓷制品，但会被食物中水 分子吸收，产生内热源，使食品均匀加热。
热辐射: 由于物体内部微观粒子的热运动而使物体 向外发射辐射能的现象。 理论上热辐射的波长范围从零到无穷大，但 在日常生活和工业上常见的温度范围内，热辐射 的波长主要在0.1? m至100?m之间,包括部分紫外 线、可见光和部分红外线三个波段 。
13
8－4 传热过程
传热过程：
指热量从固体壁面一侧的流体通过固体壁 面传递到另一侧流体的过程。
传热过程由三个相互串联的热量传递环节组成:
（1）热量从高温流体以对流换热（或对流换热
＋辐射换热）的方式传给壁面；
（2）热量从一侧壁面以导热的 高
方式传递到另一侧壁面；
温
固 体
低 温
（3）热量从低温流体侧壁面以 流
（4）物体表面的形状、尺寸 ；
（5）换热时流体有无相变（沸腾或凝结）。
7
表1-1 一些表面传热系数的数值范围
对流换热类型 空气自然对流换热 水自然对流换热 空气强迫对流换热 水强迫对流换热 水沸腾 水蒸气凝结
表面传热系数 h /[W/( m2?K])
1～10 100～1 000
10～100 100～15 000 2500～35 000 5000～25 000
流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象， 是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式:
? = Ah(tw – tf)
q = h (tw – tf) 5
? = Ah(tw – tf)
h 称为对流换热的 表面传热系数 （习惯称为 对流换热系数），单位为W/(m2?K)。
对流换热热阻：
流
对流换热（或对流换热＋辐射 体 壁 体
换热）的方式传给低温流体。
14
通过平壁的稳态传热过程
假设：tf1、tf2、h1、h2不随时间变化；? 为常数。
（1）左侧的对流换热
tf1 t
? ? ?
? Ah1
tf1 ? tw1
? tf1 ? tw1 1
? tf1 ? tw1
Ah1
Rh1
（2）平壁的导热
tw1 h1
双向的。
高温
低温 热辐射是热量传递
物体
物体 的基本方式之一 。
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辐射换热：以热辐射的方式进行的热量交换。 辐射换热的主要影响因素： （1）物体本身的温度、表面辐射特性； （2）物体的大小、几何形状及相对位置。 注意：
（1）热传导、热对流和热辐射三种热量传递 基本方式往往不是单独出现的；
（2）分析传热问题时首先应该弄清楚有哪些 传热方式在起作用，然后再按照每一种传热 方式的规律进行计算。 （3）如果某一种传热方式与其他传热方式相 比作用非常小，往往可以忽略。
导热现象发生在固体内部，也可发生在静 止的液体和气体之中。
本书不讨论导热的微观机理，只讨论热 量传递的宏观规律。
2
最简单的导热现象：大平壁的一维稳态导热 特点：1.平壁两表面维持均匀恒定不变温度；
2.平壁温度只沿垂直于壁面的方向发生变化；
3.平壁温度不随时间改变；
t
4.热量只沿着垂直于壁面的
方向传递。