传热学发展与应用中英文摘要版

传热学的发展与应用摘要：热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门，也渗透到农业、林业等许多技术部门中。传热学虽然从诞生至今不过二百多年的时间，但其应用已非常广泛。随着热量理论体系不断完善，内容的不断充实，传热学已经成为现代技术科学中充满活力的主要基础学科之一，应用也变得更加广泛。关键词：传热学发展简史工程应用DevelopmentandapplicationofHeatTransferAbstract：Thephenomenonofheattransferiseverywhere,anditsinfluenceisalmosteverywhereinmodernindustrialsectors,anditalsopermeatesmanytechnicaldepartmentssuchasagricultureandforestry.Althoughtheheattransferisless200yearsoftimefromthebirthdate，butithasbeenusedwidely.Withthecontinuousimprovementoftheheatsystem,theheattransferhasbecomeoneofthemainbasicsubjectsinthemoderntechnologyscience,andithasbecomemoreextensive.Keywords:HeatTransferdevelopmentapplicationinengineering正文：传热学的由来与发展能源是人类存在的基石，也是人类文明的动力。热量是能源利用过程中最主要的物质，传热学则是研究因温度差异引起的热量传递过程的一门学科。由此可见，传热学的发展关系到热量的利用，关系到能源的应用，传热学是人类文明中的伟大创造。事实上，传热学现象在我们的生活中司空见惯，早在人类文明最开始的时候就学会烧火取暖，燃火做饭，燃煤锻造兵器等等，可见我们智慧非凡的祖先善于利用传热来服务生产生活。但是关于传热问题，从来没有形成具体的理论体系，这是因为没有强有力的推动力的因素。直到工业革命前后的那段时间，传热学的发展才渐渐形成较为完整的理论体系。那是因为工业革命促进传热学研究的发展，反过来传热学的发展有大大推动工业生产的发展，二者相辅相成相互促进。传热学的应用传热学的应用无处不在，包括能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等传统工业，航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域。同时随着理论试验研究与生产生活的结合，又衍生出相变与多相流传热、低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。传热学在传统工业与高新技术领域都起到了非同凡响的作用，当代的科学家在先辈研究的基础上继续开拓创新，根据生活生产进行更为具体的研究，不断将研究成果应用到生活生产中，为人类文明的发展做出了伟大的贡献。首先，我们先熟悉一下传热学在传统工业和农业领域中的应用。在铸造、焊接、金属热处理等常规机械加工工艺过程中，存在大量的非稳态导热、移动边界的固液相变传热以及各类对流换热问题。在精密机械和精密仪器的制造和使用过程中，热应力和热变形量的预测、修正及控制也同样有赖于传热原理的指导。在电学方面，无论强电或弱电，元器件的有效冷却和设备的更新换代(提高质量并大幅度地缩小体积)都与强化传热研究有关。例如大型发电机的转子、定子绕组和定子铁心的冷却就是典型的对流传热问题。近百年来单机容量从几万干瓦扩大到百万千瓦，很大程度上是靠冷却技术的不断改进得以实现的，从空冷、氢冷发展到水冷，冷却技术的进步显著提高了电磁负荷强度和材料的利用率。纺织行业中除了生产场地对温度和湿度有严格的要求以外，有的生产工序也直接用到传热学的原理。如近年使用越来越广泛的无织布，在它的加工过程中要经过“热定型”工序。这是一个针对多孔体材料的包含导热、对流及辐射换热的复杂过程，对温度和时间的控制要求相当严格。在这个领域内至今尚缺乏比较成熟的理论指导。近年甚至还出现了将织物与相变材料结合在一起的所谓保冷保暖服装。一般认为，土木水利工程领域属于水力学、结构力学方向的问题，与传热没有直接的联系，其实不然。如水利工程中的大坝要耗费成百上千万吨的水泥，而水泥浇注后的固化过程是一个生热过程，掌握并控制水泥浇注时的温度以及随后固化过程中温度的变化，对消除坝体内的热应力，减少甚至消灭内部裂纹，对保证工程质量和大坝的长期安全有极其重要的意义。国外已经研制了针对大型混凝土工程的热应力分析专用软件。在农业领域里，就目前水平而言，自然光照和气象条件仍然在很大程度上左右着农作物的收成，而天气状况与传热的关系是非常大的。除气象条件以外，对农作物影响最大的因素莫过于水和肥，它们均通过土壤被作物吸收。土壤是一种典型的多孔介质，多扎体材料中的热、质传递规律是当今传热学研究的热门课题之—。在高新技术领域中的应用在高新技术领域，传热学也起到非常大的作用。随着科技的发展的各个学科的交叉程度日益加深，传热学在各个高新技术中所扮演的角色可能都是配角，但是没有配角，无法形成精彩的戏剧。航空航天领域是当今世界上各领域高技术、新材料研究最集中的体现。其中传热学所起的作用功不可没。据美国航空和宇宙航行局所作的技术分析，美国航天飞机的技术关键只有一个半，这半个是大推力的液氢—液氧火箭发动机(其中自然与传热有密切的关系)，而那一个关键则是所谓热防护系统，即指以航天飞机外表面的防热瓦为主的整个热防护结构。多孔介质中的传热传质是当今传热学科很活跃的一个前沿领域。所谓多孔介质是以自然形态存在的一类特殊材料，如土壤闭粒结构，很多建筑材料，如混凝土、砖、砂石等，生物材料，像人和动物的组织、脏器和皮肤等。它们一般是由固体骨架或固体颗粒堆积组成的多相体系，其中的质量、动量和热量的传递规律是揭开很多大自然秘密的关键因素。生物传热学是近年才发展起来的新兴传热学科分支。虽然末达到完善的程度，却已经显示出强大的生命力和令人鼓舞的应用前景。它是由生物学、临床医学和传热学多个学科领域交叉形成的一门新学科，其目的在于通过把传热学的基本原理和研究方法、手段引入到生物和医学工程领域中，探讨物质和能量在生物体内的传输规律，以便为诸多至今末解开的生物医学难题寻求有效的解决方案。以化石燃料(煤炭、石油和天然气)为主构成的常规能源终将耗尽，而且已经为期不远。以太阳能、地热能、海洋能(包括海洋温差和波浪能)以及效率更高的发电方式，如氢燃料电池、磁流体发电乃至可控核聚变为代表的新能源总要逐步走向前台，成为人类的主要消费能源。而这些新能源的开发和利用与传热学有着密切的联系。以计算机芯片为代表的微电子元器件发展迅速，随着芯片体积微型化，线宽迅速下降，芯片表面的热流密度很高，因此有热障之说，这对微型化高效冷却技术提出了极高的要求。现代的机械加工工艺已经不限于传统的车、钳、铣、刨，像激光钻孔、激光切割这类高热流、超短时间的新型加工手段已经用于石油钻井管等一些有特殊要求的场合，并取得了良好的技术和经济效益。这类特殊加工方式所涉及的热量传递问题己不能再用传统的导热理论来分析，而必须加入对热量传输速度的考虑，这类问题被称为非傅里叶导热。军事领域里用到的传热知识更是数不胜数。从历史上看，相当多的传热技术是从军事用途开始发展并逐步走向完善和大规模应用的。例如战斗机燃气涡轮发动机的技术参数一贯代表这一领域的最高水平。再如红外摄像装置和传感器，最早也仅用于军事目的，像侦察用的夜视仪、导弹的红外跟踪寻的装置等。可见，用途非常之广泛。总之，传热学在传统工业与高新技术领域都起到了非同凡响的作用，当代的科学家在先辈研究的基础上继续开拓创新，根据生活生产进行更为具体的研究，不断将研究成果应用到生活生产中，为人类文明的发展做出了伟大的贡献。结语：不管是传统工业领域还是高新技术领域，传热学都在以迅猛的姿势逐步的渗透着，传热学的研究与发展离不开工业发展，同时工业发展应用也和传热学息息相关，两者相辅相成，相互协作。我们相信，传热学在工业中的应用会越来越广泛，变得越来越重要。参考文献：[1]杨世铭传热学基础高等教育出版社2010[2]陶文栓传热学西北工业大学出版社2006[3]陈永昌工程传热学科学出版社2012[4]赵镇南传热学高等教育出版社2002[5]刘静王存诚生物传热学北京科学出版社，1997[6]柴立和彭晓峰传热学研究及其未来发展的新视角探索自然杂志1999