传热学概念复习资料

1.传热学是研究由温差引起的热量传递规律的科学。2.热传递分为稳定热传递（温度不随时间的变化热变化）和不稳定热传递（温度随时间的变化热变化）3.热传导:它是不同温度的物体之间通过直接接触或同一物体不同温度的各部分之间，当没有宏观相对位移时,由分子原子电子等微观粒子的热运动来传递热量的过程。热对流:它是物体间不同温度的各部分之间由流体微团宏观相对唯一来传递热量的过程热辐射:由于热的原因而向外发出辐射的过程。4.对流换热过程；运动着的流体与固体壁面之间的热传递过程5.传热过程：热量从壁面一侧流体传给壁面另一侧流体的过程6.综合换热：对流换热和辐射换热同时存在的过程7.温度场:温度场是各时刻物体中各点温度分布的总称。8.温度场按物体中个点的温度是否随时间变化分为非稳态温度场（随时间变化）和稳态温度场（不随时间变化）9.等温面：温度场中，同意瞬间温度相等的点连成的面成为等温面。等温线等温面与任意平面的交线为等温线。注：等温线是不可能相交的，它只能是封闭曲线或者终止于物体的边界线上。10.导温系数α也称为热扩散系数或热扩散率，它象征着物体在被加热或冷却是其内部各点温度趋于均匀一致的能力。Α大的物体被加热时，各处温度能较快的趋于一致。11.肋片效率：实际的肋片换热量/整个肋片壁面的温度等于肋根温度时的换热量。速度边界层：现定义贴近壁面的具有明显速度梯度的那一层流体为速度边界层。12.热边界层：定义贴近壁面的具有明显温度梯度的那一层流体为热边界层。13.定型尺寸：应该选择对换热系数影响最大的尺寸作为定型尺寸。14.定型温度的选择：确定流体物性的温度，从而把物性当作常量处理。15.凝结：工质由气态变为液态的过程叫凝结。17、膜状凝结：如果能够湿润，他就在壁面上形成一层液膜，并受重力作用而向下流动，称为膜状凝结。18、珠状凝结：这些滚入的液珠冲掉了沿途所有的液珠，于是蒸汽又在这些裸露的冷壁面重新凝结，在凝结核心处形成小液珠，这称之为珠状液珠。19、大容器饱和沸腾：加热面浸在液体自由表面之下，液体无宏观流速，气泡可以自己浮升，这时液体发生的沸腾现象。20、强制管内沸腾：强制对流沸腾时，气泡浮升很难形成被迫与液体一起流动形成气液而相流。这种现象叫...21、沸腾换热：液态物体与高于其饱和温度的壁面接触时的传热过程，。22、热射线的波长主要位于0.1~100um的范围内。23、A+R+D=1如果A=1那么R=0.D=0这说明所有落在物体上的辐射能全部被该物体吸收，这一类物体叫作“绝对黑体”或“黑体”。如果R=1该物体称为“绝对白体”或“白体”如果D=1该物体称为“绝对透明体”或“透明体”。24、辐射力：物体每单位表面积在单位时间内所放射出去的从λ=0到λ=∞的一切波长的辐射总体能量称为....25、单色辐射力：在λ到λ+dλ的波长范围内，物体辐射力维dE，dE除以该波长间隔dλ所得的商。称为波长为λ时的单色辐射力。26、灰体：如在所有波长下，物体的单色辐射力Eλ与同温度同波长下黑体单色辐射力E0λ之比为定值，则该物体为灰体。27、热交换器或换热器：凡把热量从人流体传递给冷流体的热力设备均称为热交换器。28、热交换器通常分为三类：间壁式、混合式和回热式，按传热表面的结构形式分为管式和板式间壁式热交换器按两种流体相互间的流动方向热交换器分为分为顺流，逆流，交叉流。29、辐射换热时的角系数：①相对性②完整性③可加性30、表面1的辐射力为E₁=ε₁E₀₁称为本身辐射，投射到表面1上的外来辐射G₁称为投射辐射，其中被表面吸收的部分ε₁G₁，称为吸收辐射，被表面1反射的部分（1-ε₁）G₁称为反射辐射，表面1的本身辐射和反射辐射的总体称为有效辐射。31、换热器的热计算包括：利用平均温差法进行换热器的设计计算和校核计算利用“传热单元数法”的校核计算。32、换热器的传热有效度是换热器的实际传热量Q与其最大可能传热量Qmax之比。33、Wmin=(9mc)min传热单元数NTu=RA/win34、用热绝缘层的目的：①节约燃料②满足工程技术的要求③改善劳动条件35、当dx=2λ2/2时热阻值为最少，单位管长传热量ε1为最小值，此时的dx称为临界热绝缘直径.1.定解条件：这些使微分方程获得适合某一特定问题的特定条件对于非稳态导热问题，定解条件有两个问题：一个是绘出初始时刻温度分布的初始条件另一个是绘出导热物体边界上温度或换热情况的边界条件常见的边界条件分为三类：给定边界上的温度值称为第一类边界条件；给定边界上的热流密度值称为第二类边界条件；给定边界上物体与周围流体间的换热系数及周围流体的温度称为第三类边界条件。2.影响换热系数的因素：1、流体流动的动力因素：对流换热流体流动的动力因素可分为强迫对流和自然对流两大类。2、流体流动的状态：流动状态有层流、紊流以及处于两者之间的过渡状态。3、流体的热物性：影响的流体热物性参数主要有:导热系数、比热容、动力粘度和密度等4换热壁面的热状态：分为有相变和无相变两部分5换热壁面的几何因素3、确定对流换热系数的方法1、数学分析法：应用质量守恒、能量守恒、动量守恒等基本物理规律描述一般的对流换热现象，再加上某一对流换热现象所具有的单值性条件便于建立对流过程的物理模型再应用数学方法建立起数学模型求的换热系数的解2、经验法：利用测出某对流换热过程中的，按牛顿冷却公式计算值3、相似理论法：根据对流换热现象的物理模型用相似理论判别一组相似的对流换热现象所具有的必要和充分条件，应用实验数据求的无因次方程4、热量传递和动量传递的类比法;类比法求解的基本思想是认为对流换热过程中热量传递和动量传递是类同的，并提出一系列假设上用数学关系式将两个传递现象联系起来，由流体流动阻力规律求解对流换热规律。4、对流换热过程的单值性条件：1、几何条件：换热物体的形状和尺寸2、物性条件：流体的种类以及热物性参数3：边界条件：流体边界面上的速度和温度等4、时间条件：过程起始时刻的速度和温度等若为稳定过程就没有时间条件。5、速度边界层的几个重要特性：1、边界层厚度远远小于壁面的尺寸2：边界层内壁法线方向的速度变化非常剧烈3：边界层流动状态分为层流和紊流，二紊流边界层为紧靠壁面外保持层流性质称为粘性底层4、流场可划分为主流区和边界层区。6．影响凝结换热的主要因素：1）蒸气流速的影响2）蒸气中含有不凝结气体的影响7.DNB的意义：若加热面为电加热器，则其热流密度q为常数，因此一旦热流密度高达qcx值沸腾转为膜状沸腾a下降致使迅速上升高达1000度以上。这可以使加热面烧毁。8.气体辐射特点：1）气体辐射和吸收对波长具有选择性2）气体辐射和吸收在整个容器中进行3)无反射能力R=0结论气体不是灰体。9.普朗克定律结论：1）黑体E₀λ=F(λ,T)单色辐射力与波长温度有关一个温度对应一条曲线2)曲线下的面积是辐射力3）在某温度下λ=0,时Eλ=0随波长的增加在某一数值时达最高值然后又随着λ的增加而减小直到λ=∞时Eλ又重新为0。4）一定温度下对应最大单色辐射力的波长与该黑体热力学温度T成反比维恩位移定律为λт=0.0029mk10.兰贝特定律：绝对黑体表面沿半球空间各方向上，定向辐射强度都相等。11.基尔霍夫定律：1）物体的辐射力越大吸收率越大2）各物体吸收率永远小于1，所以任何温度下物体以绝对黑体的辐射力最大3）在温度相等的热平衡条件下物体的黑度恒等于他的吸收率12.灰体的性质：1）灰体的辐射光谱是连续的曲线Ex=F(λ)与同温下绝对黑体的光谱曲线相似2）灰体的吸收率等于其黑度与投射辐射无关13.各种流动形式比较1)各种流动形势中逆最大顺最小2）逆流换热能力最大3）对逆流布置应该注意高温测温度过高的高影4）如果有一侧流体发生相变，无论是顺流还是逆流对数平均温压都相等。5）对螺形管弯曲次数大于四次，可按纯逆流或顺流处理6）值表明流型结晶逆流程度，一般在0.9左右，不低于0.8，高温时除外。14.换热器的设计是一个综合性问题，切记不顾实际条件，片面追求高传热性能，使泵或风扇功率过大，或追求过大的传热量，二是传热器长期处于低负荷状态，即在远低于实际要求的工况进行工作。所以一台好的换热器应该在满足设计所给定任务的情况下，每消耗单位泵功所传递的热量以及每单位重量和每单位体积换热元件所传递的热量越大越好。此外，还应满足成本低、易维护与工作可靠等条件。15.相似理论的三个定理①第一定理内容：如果现象相似，则同名准则相等。作用：告诉相似的性质，在实验中测量那些物理量即准则中所包含的物理量②第二定理内容：准则是表征现象微分方程组的解。对传热学用边界层理论化简方程有四个所以有四个解即f(Nu,Re,Pr,Gr)=0写成显函数形势Nu=f（Re，Pr，Gr）=0对受迫运动，Gr影响最小，Nu=f（Re，Pr）对空气受迫运动Pr影响最小，Nu=f（Re）对自然对流Re影响最小Nu=f（Pr，Gr）作用：告诉现象相似组成什么样形式的关系式及准则之间幂指函数关系。③第三定理：若同类相像，单值性条件相似，同名决定性准则相等，则现象相似。作用：告诉如何判断相象相似，以及如何应用推广到与之相似的一群现象中去。16、常用的相似准则数：①努谢尔特：Nu=aL/λ分子是实际壁面处的温度变化率，分母是原为l的流体层导热机理引起的温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递的比较。Nu大小表明对流换热强度。②雷诺准则Re=WL/VRe大小反映了流体惯性力和粘性力相对大小。Re是判断流态的。③格拉小夫准则Gr=gβ△tL³/V²Gr的大小表明浮升力和粘性力的的相对大小，Gr表明自然流动状态兑换热的影响。④普朗特准则：Pr=V/aPr表明动量扩散率与热量扩散率的相对大小。Pr1δcδt速度边界层厚度小于温度边界层厚度Pr=1δc=δt速度边界层厚度等于温度边界层厚度Pr1δcδt速度边界层厚度大于温度边界层厚度传热学是研究有温差存在时热量传递规律的学科。1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分；2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类：稳态传热过程和非稳态传热过程。传热学研究的对象是热量传递规律。热流量：单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为φ，单位W。热流密度（面积热流量）：单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，记为q，单位w/㎡。热量传递的三种基本方式：1.热传导（导热）：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量传递称热传导。导热的基本规律（傅立叶定律）：λ称为热导率，又称导热系数，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。2.热对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随有导热现象。对流换热：指流体流经固体表面时流体与固体表面之间的热量传递现象。1）根据对流换热时是否发生相变分：相变对流换热和单相对流换热。2）根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。对流换热的基本规律牛顿冷却公式h—比例系数（表面传热系数），单位。h的物理意义：单位温差作用下通过单位面积的热流量。一般地，就介质而言：水的对流传热比空气强烈；就传热方式而言：有相变的强于无相变的；强制对流强于自然对流。3.热辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。辐射传热：辐射与吸收过程的综合作用造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递称辐射传热。导热、对流两种热量传递方式，只在有物质存在的条件下，才能实现，而热辐射不需中间介质，可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。在辐射传热过程中，不仅有能量的转移，而且伴随有能量形式的转换。辐射传热是一种双向热流同时存在的换热过程，即不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低