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b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器
官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温
水源热泵 f 新 能 源：太阳能；燃料电池
5 传热过程的分类
按温度与时间的依变关系，可分为稳态和非稳态两大类。
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5 导热
(5) 导热系数
(6) 一维稳态导热及其导热热阻
如图1-3所示，稳态 q = const，于是积分Fourier
定律有： qd x tw 2d t q tw 1 tw 2
2
t r
Φ
tw1
tw2
t R
A
R
A
r
导热热阻 单位导热热阻
-
t
dx
tw1
(1) 热力学 +
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。
传热学 = 热科学(Thermal Science)
关心的是热量传 递的过程，即热 量传递的速率。
铁块, M1 300oC
热力学： tm Φ
不讨论与时间的关系
传热学： t ( x, y , z , ) Φ f ( )
水，M2 20oC
传热学
（Heat Transfer）
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参考 书
❖ 教材: 《传热学》 杨世铭、陶文铨编著，第四版 ❖ 《传热学》 戴锅生，第二版 ❖ 《数值传热学》 陶文铨编著 ❖ 《对流换热》 V. S. 阿巴兹 ❖ 《凝结和沸腾》施明恒等编著 ❖ 《辐射换热》 余其铮编著 ❖ Heat Transfer (2nd Edition), by Anthony F. Mills ❖ Heat Transfer , by J.P.Holman ❖ Fundamentals of Heat Transfer, by F. P. Incropera, D.P. DeWitt
§1-2 热量传递的三种基本方式
热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流) 和热辐射。
1 导热（热传导）(Conduction)
(1)定义：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体
间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒
子热运动而进行的热量传递现象 (2)物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生 (3)导热的特点：a 必须有温差；b 物体直接接触；c
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2
考核方法
❖ 平时成绩: 30% (包括：实验、 出勤及作业)
❖ 期末考试: 70%
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第一章 绪 论
§1-1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用
1. 传热学（Heat Transfer）的研究内容 (1) 研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传
递的机理、规律、计算和测试方法
(2) 热量传递过程的推动力：温差 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 有温差就会有传热 温差是热量 传递的推动力
dt
Q
tw2
图1-1 传热学与热力学的区别
(2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即 始终从高温热 源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则 始终是守恒的
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4 传热学应用实例
自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍 科学技术领域中遇到的传热问题大致可归纳为三类： （1）强化传热 （2）削弱传热（热绝缘） （3）温度控制
：热流量，单位时间传递的热量[W]；q：热流密度，单
位时间通过单位面积传递的热量；A：垂直于导热方向的
截面积[m2]；：导热系数（热导率）[W/( m K)]。
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傅立叶定律又称导热基本定律，上式是一维稳态导热 时傅立叶定律的数学表达式。通过分析可知：
❖ （ 1 ）当温度 t 沿 x 方向增加时，ddxt 0 而 q ＜０，说 明此时热量沿 x 减小的方向传递；
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(2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、 核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事 科学与技术、生命科学与生物技术…
(3) 几个特殊领域中的具体应用
a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭 推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制； 空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器 （Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电 火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机
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2.传热学研究中的连续介质假定
❖ 假定所研究的物体中的温度、密度、压力等物理参 数都是空间的连续函数。
❖ 对于气体，只要被研究物体的几何尺度远大于分子 间的平均自由度，假定就成立。
❖ 微机电系统，即尺寸在1μm~1mm间的器件组成的 系统，其流动和传热问题不适合上面的假定
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3. 传热学与工程热力学的关系
依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递
热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体
中。
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(4)导热的基本定律：
1822年，法国数学家Fourier: t
dx
ΦAdt W
dx
qΦdt
A dx
W m2
上式称为Fourier定律，号称导
热基本定律，是一个一维稳态
dt 0
Q
x
导热。其中：
图1-2 一维稳态平板内导热
❖ （ 2 ）反之，当 dt 0 时， q > 0 ，说明热量沿 x 增 加的方向传递。 dx
❖ （ 3 ）导热系数 λ 表征材料导热性能优劣的参数， 是一种物性参数，单位： w/mk 。
❖ 不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导 热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导 电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。
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(5) 导热系数 表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类
和温度关。 金 属 非金 属 液 固 体 体 气体
复习：1 传热学的研究内容
(1) 定义
2 传热学与工程热力学的关系 (2) 物质的属性：
3 传热学应用实例
(3) 导热的特点
4 传热过程的分类
(4) 导热的基本定律
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(1) 日常生活中的例子：
a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样？为什么？
b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 觉不一样。为什么？
c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保 温。如何解释其道理？越厚越好？