设备启动、停机
思考
冬天温度相同的铁和木头，为什么摸起来感 觉不同？
1.2.1 热传导(Heat Conduction)
定义：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，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能传递。
要素：温度差，不发生相对位移，热运动
油田常温集输现场试验装置
传热学在科技与工程中的应用
建筑节能领域：复合保温墙体及屋面、地板辐射采暖系统
大气长 波辐射
太阳直 射辐射 太空 散射 辐射
环境长波辐射
地面 长波 地面反射辐 辐射 射
对流 换热
壁体得热
传热学在科技与工程中的应用
航空航天领域：航天飞机、火箭发射、卫星与空间站热控 制、空间飞行器重返大气层冷却
哥伦比亚航天飞机事故（2019）
航空航天领域：载人航天器的热控制与热保护问题
传热学在科技与工程中的应用 微电子领域
传热学在科技与工程中的应用
生物医学领域：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器 官的冷冻保存；激光手术；低温外科等等
传热学在科技与工程中的应用
发电冷却塔
新能源汽车
热电厂 (热能机械能)
以及热应力和热变形计算等。
1.2 热量传递的三种基本方式(What and How)
传热是因存在温差而发生的热能的转移。
设备稳定运行
• 热传导（Heat conduction） • 热对流（Heat convection） • 热辐射（Thermal radiation）
稳态 (Steady state) 非稳态 (Unsteady state)
关心的是热 量传递的过 程，即热量 传递的速率。
t(x, y, z, )
tm Φ
Φ f ( )
铁块, M1 300oC
水，M2 20oC
1.1 传热学在科学技术和工程中的应用
1. 传热学在生活中的应用 2. 传热学在科学技术中的应用
传热学在生活中的应用
• 为什么水壶的把手上要包上塑料？
• 不同材质的汤勺放入热水中，哪个黄油融解的更快？
物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生
导热特点：纯导热过程中，物体各部分之间不发生相对位移， 也无能量形式的转换。
如图示，一块平板，厚为δ，表面 积为A，两表面分别维持均匀温度 tw1和tw2.单位时间从表面1传导到 表面2的热量为Q。（沿X轴方向）
Atw1 tw2
单位面积：
q tw1 tw2
t
tX
w 1 tw 2
导热率（导热系数）
物理意义：具有单位温度差（1K)的单位厚度的物体（1m), 在它的单位面积上（1m2),单位时间（1s)的导热量（J)。 性质： 导热系数是表征材料导热性能优劣的参数，
是一种热物性参数，由试验确定。
A t/tq/
金 属非金属 液 固 体 体 气体
纯铜 39W 8/(m℃） 水 ； 0.6W/(m℃） 空气 0.02W 6/(m℃） 2℃ 0（）
汽车(热能机械能)
绝热材料
飞机 (热能机械能)
传热学在科技与工程中的应用
• 青藏铁路三大措施保持路基冻土
1）“热棒”—不用电的“冰箱”。在冻土区，路基两旁插有一排碗口粗细、 看上去像护栏的金属棒，它们的间隔为2m，高出路面2m，插入路基下5m．棒 体是封闭中空的，里面灌有液态的氨，外表顶端有散热片。 2）“抛石路基”—天然的“空调”。在冻土区修筑路基时，其土层路基的中 间，抛填了一定厚度的碎石块，碎石之间的空隙不填实，并且与外界空气相 通．这样的结构具有“空调”的功能，使得冻土层的温度基本不随外界气温 变化，能有效地保持冻土的稳定性． 3）“遮阳板路基”——隔热“外衣”。遮阳板路基，是在路基的边坡上架设 一层遮挡太阳的板材，能有效地减弱太阳热对路基温度的影响。
• 目前，国内热棒工质一般为氨，熔点为-77.75℃，沸点为-33.42℃。 启动温度在-33℃左右。地下热棒周围的热不断蒸发将热棒周围的 土冻结，增加冻土厚度使冻层厚度加厚这样减少热胀冷缩将冻层 拉裂的情况发生。
传热学在科技与工程中的应用
• 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存； • 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵，高温水源热泵； • 新能源：太阳能；燃料电池
第一章 绪论
参考书：戴锅生 高等教育出版社 先修课程：高等数学，工程热力学和流体力学等
何谓传热(What)? 传热的重要性何在(Why)？ 热能是如何传输的(How)?
教学目的
通过本章的学习，对热量传递的三种基本方式、 传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简 单的计算，能对工程实际中简单的传热问题进 行分析。
• 传热学是能源、动力、化工、机械、电子、土木等学科的 主干技术基础课。
• 传热学、流体力学以及工程热力学并称能源动力类专业的 三大支柱学科。
温差随处可见，热量传递非常普遍！
工程上的传热分类
• 更有效地增强或削弱热量的 (x,y,z, ) 传递 • 确定物体内的温度分布，进
而进行现象判断、温度控制 tf(x,y,z, )
重点和难点
• 重点：热量传递的三种基本方式特点及 计算方法；
• 难点：三种热量传热方式较抽象，不易 理解，学会分析实际工程传热问题由哪 些基本热量传递方式组成。
第一章 绪论
热力学第二定律：凡是有温差存在的地方，就有热能
自发地从高温物体向ຫໍສະໝຸດ 温物体传递。传热：物质在温差作用下所发生的热量传递 传热学：工程热物理的一个分支，研究热量传递的规律。 内容：传热学的在科学技术和工程中的应用
传热学在生活中的应用
• 煮好的鸡蛋表面湿润和干燥哪个更烫 手？
• 暖瓶和保温杯为什么保温？
传热学在生活中的应用
传热学在生活中的应用
严寒地区为什么采用双层玻璃？
传热学在生活中的应用
塑料大棚是什么原理？
传热学在科技与工程中的应用
石油化工领域：反应釜、蒸汽吞吐井、稠油热采、油气集输
井口加热保温装置
热能传递的三种基本方式及热阻 传热过程 。
传热学与热力学的区别
相同点：两者都是研究热科学的理论基础；
不同点：热力学研究平衡态，不考虑热量传 递的速率，没有时间观念；传热学研究非平 衡态，强调热量传递的速率及所需时间，有 时空概念。
热力学 + 传热学 = 热科学
系统从一个平 衡态到另一个 平衡态的过程 中传递热量的 多少。