传热学
2．特点
（1）物体各部分之间不发生宏观的相对位移。
（2）能量的形式不发生变化，始终是热能。
（3）可以发生在固、液、气体三态物质中。
例如通过平壁的一维导热: 无限大平壁（a>>δ、 t tw1 tw2

0
传热学
b>>δ）,面积A，厚δ，两表面分别维持Biblioteka 匀tw1、tw2且tw1>tw2

x
3．一维稳态导热计算式（傅里叶公式） 傅里叶由实验得，单位时间内通过平壁的 导热量(热流量)： t w1 t w 2 A

W
导热系数 (热导率),W/（m· K） 单位时间内单位面积的导热量(热流密度)：
q t w1 t w 2


t

传热学
W/m2
导热系数表征物体导热能力的大小，λ越大表 示物体导热能力越强。它是热力工程设计中合 理选用材料的重要依据。 导热系数的影响因素：主要是物质的种类、物 态以及温度、密度、含水率等。 一般同种物质三态中, λ固态＞λ液态＞λ气态 对于同一种物质，温度的影响最大。
传热学
传热学无时不有
工业
农业
国防
科技
传热学
主要内容： 1 热量传递的三种基本方式 2 传热方式的影响因素 3 传热过程和热阻
4 传热学在日常生活中的应用
传热学
热量传递的基本方式
导热 对流 热辐射
传热学
高温
低温
一、导热
1．概念
热流量Φ
当物体的各部分之间存在温差或高 温物体与低温物体接触时，依靠自由电 子、分子、原子等微观粒子的热运动而 产生的热量传递现象称为导热。 举例：？
Φ
体
低 温 流 体
一般包括相互串联的三个环节：
热流体壁面高温侧壁面低温侧冷流体
对流换热
导热
对流换热
传热学
传热学

传热热阻网络：
tf1 tw1

tw2
tf2
Rh1
R
Rh 2
传热热阻： Rt Rh1 R Rh 2 热阻叠加原则
传热学
绝热材料:习惯上把导热系数较小的材
料称为绝热材料（也称保温材料）。
绝热材料导热系数界定值的大小反映了 一个国家绝热材料的生产水平，我国标准 GB4272-92中规定，平均温度不高于350℃时， λ绝热＜0.12 W/(m· K)。
传热学
• 一般绝热材料的导热系数随温度升高而 增大，随湿度增大而明显增大。
传热学
二、对流
1．概念
对流：由于流体的宏观运动，不同温度 的流体各部分之间发生相对位移时产生的热 量传递现象。 对流换热：流体流过与其温度不同的固 体表面时,与壁面之间的热量传递现象。 它是导热和热对流两种基本传热方式联 合作用的结果。
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2．对流换热基本公式（牛顿冷却公式） 单位时间单位面积的对流换热量：
传热学
2.热辐射区别于导热和对流的主要特点
（ 1 ）热辐射不依靠中间媒介，可以在 真空中进行。 （2）所有温度大于0K的物体都具有发射热 辐射的能力， 能量在传递过程中伴随有形式 的转化。
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3、黑体：
• 所谓绝对黑体：把吸收率等于 1 的物体 称黑体，是一种假想的理想物体。
• 黑体的吸收和辐射能力在同温度的物体中 是最大的而且辐射热量服从于斯忒藩—— 玻耳兹曼定律。

Rλ
tw2
对平壁导热的热阻计算式：
R
A
传热学
r

• Question：
• 冬天，棉被经过晒后拍打，为什么感觉 特别暖和？ • Answer:
• 被晒过的棉被，轻轻拍打后，大量的空 气进入棉絮空间，空气在狭小的棉絮空 间内自然对流换热不容易展开，由于空 气的导热系数很低，故能起到很到的保 温作用。
• eg：住新房和旧房的感觉一样么？
• 答：由于水的导热系数远远大于空气，而新房 墙壁含水较多，住新房感觉冷。
干砖 0.35W /(m K )
水 0.6W /(m K )
湿砖 1.0W /(m K )
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导热热阻
t R
t r q
热阻网络
tw1
⑸ 换热壁面的几何因素
传热学
对流换热热阻
热阻网络
t Rh h
rh
t qh
tw

Rh
tf
对平壁换热的热阻计算式
1 Rh hA
1 rh h
传热学
Question： 电影《泰坦尼克 号》里，为什么 Jack冻死了，而 Rose没有？
Answer：
一般来说，水的 换热能力比空气 强，所以Jack身 体散热比Rose快。
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三、热辐射 1．概念 辐射：物体通过电磁波传递能量的现象。 辐射能：以辐射方式所传递的能量。 物体会因各种原因产生不同的电磁波而发 出辐射能（如无线电波，χ、γ射线，紫外线、 可见光，红外线等）。 热辐射：物体因热的原因产生电磁波发射 辐射能的现象。 辐射换热：物体之间以辐射方式进行的热 量交换称为辐射换热。
★两面积相等且平行放置的无限大黑体表 面：
A b (T T )
4 1 4 2
W
★小物体1被大空腔包围时：
1 A1 b (T T )
4 1 4 2
传热学
W
四、传热过程 热量由壁面一侧的 高温流体通过壁面传 到另一侧低温流体的 过程称为传热过程。
高 高 温 温 流 流 体
传热学在日常生活中的应用
主讲：刘立宁
传热学
传热学：研究热量传递的规律以及控制 和优化热量传递过程之方法的学科。（在此 仅研究由温差引起的热量传递）
热量传递过程的推动力：温差 由热力学第二定律：热量可以自发地由 高温热源传给低温热源。 凡有温差存在，就会有热量传递。 在日常生活和生产实践中到处有温差 温差传热现象无处不在、无时不有。
传热学
4.辐射换热的基本公式 （1）黑体辐射能量的计算式（四次方定律） 4 W b A bT 黑体辐射常数 W/(m2· K4) 实际物体辐射的能量：
b 5.67 10
8
b A bT
4
W
该物体的发射率（黑度）
传热学
（2）两表面的封闭系统内的辐射换热量
q ht
W/m2
对流换热系数 W/（m2· K） △t=│tw-tf│—换热温差, K 总面积上的对流换热量：
Aq Aht
传热学
W
• 3、影响换热系数的因素
⑴ 流体流动的起因： h强制 h自然
⑵ 流体流动的状态： h紊流 h层流
⑶ 流体有无相变：
⑷ 流体的物理性质
h相变 h单相