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《冶金傳輸動(dòng)量課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、熱量傳輸北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)學(xué)院程樹(shù)森教授附件3在下列技術(shù)領(lǐng)域大量存在傳熱問(wèn)題動(dòng)力、化工、制冷、建筑、環(huán)境、機(jī)械制造、新能源、微電子、核能、航空航天、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、新材料、軍事科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)與生物技術(shù)…參考書《冶金傳輸原理》的“熱量傳輸部分”張先棹編著《冶金傳輸原理》的“熱量傳輸部分”沈頤身等編著《傳熱學(xué)》楊世銘陶文銓編著《HEATTRANSFER》YanhuiFeng等編著《TransportPhenomena》R.ByronBird編著第一章緒論§1-1熱量傳輸概述§1-2熱量傳輸?shù)幕痉绞健?-3傳熱過(guò)程與熱阻
2、第一章緒論§1-1熱量傳輸概述一、熱量傳輸研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)。熱量傳遞過(guò)程的推動(dòng)力：溫差(熱力學(xué)第二定律：熱量可以自發(fā)地由高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩?。有溫差就?huì)有傳熱)（TheSecondLawofThermodynamics）傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)的異同水，M220oC鐵塊，M1300oC熱力學(xué)：tm,Q傳熱學(xué)：過(guò)程的速率§1-2熱量傳遞的基本方式熱量傳遞基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射一、熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）heatconduction1.定義和特征定義：指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體間直接接觸時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子
3、熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。導(dǎo)熱的特點(diǎn)必須有溫差物體直接接觸依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移2.導(dǎo)熱機(jī)理氣體：氣體分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。導(dǎo)電固體：自由電子運(yùn)動(dòng)。非導(dǎo)電固體：晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。液體：很復(fù)雜。3傅里葉公式:1822年，法國(guó)數(shù)學(xué)家Fourier：q：熱流密度，單位時(shí)間通過(guò)單位面積傳遞的熱量[W/m2]；平壁的厚度[m]；：平壁兩側(cè)壁溫之差熱導(dǎo)率(導(dǎo)熱系數(shù))Thermalconductivity熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）(Thermalconductivity)——具有單位溫度差（1K）
4、的單位厚度的物體(1m)，在它的單位面積上(1m2)、每單位時(shí)間(1s)的導(dǎo)熱量(J)熱導(dǎo)率表示材料導(dǎo)熱能力大?。晃镄詤?shù)；實(shí)驗(yàn)確定例題1-1有三塊分別由純銅(熱導(dǎo)率λ1=398W/(m·K))、木材(熱導(dǎo)率λ2=0.12W/(m·K))和鑄鐵(熱導(dǎo)率λ3=40W/(m·K))制成的大平板，厚度都為10mm，兩側(cè)表面的溫差都維持為tw1–tw2=50℃不變，試求通過(guò)每塊平板的導(dǎo)熱熱流密度。解：根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱公式，對(duì)于純銅板，對(duì)于木板對(duì)于鑄鐵板高爐——銅冷卻壁和鑄鐵冷卻壁連鑄——銅結(jié)晶器炒勺——木質(zhì)手柄二、熱對(duì)流(convection)
5、與對(duì)流換熱Heatedairrises,cools,then falls.?Airnearheateris replacedbycoolerair,and thecyclerepeats.Whatifcoilswereat thebottom?1.定義與特征熱對(duì)流：流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。流體中有溫差—熱對(duì)流必然同時(shí)伴隨著熱傳導(dǎo)，自然界不存在單一的熱對(duì)流對(duì)流換熱：流體流過(guò)與之溫度不同的固體壁面時(shí)的熱量交換。Convectionheattransfer對(duì)流換熱的特
6、點(diǎn)對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同，既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過(guò)程必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差2.分類對(duì)流換熱按照不同的原因可分為多種類型是否相變，分為：有相變的對(duì)流換熱和無(wú)相變的對(duì)流換熱流動(dòng)原因，分為：強(qiáng)迫對(duì)流換熱和自然對(duì)流換熱。流動(dòng)狀態(tài)，分為：層流和紊流。3.牛頓冷卻公式（1701）ut?tw?A?—熱流量[W]，單位時(shí)間傳遞的熱量q—熱流密度h—表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)A—與流體接觸的壁面面積—固體壁表面溫度—流體溫度Convectionheattransfercoefficient表
7、面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對(duì)流換熱系數(shù)）（Convectionheattransfercoefficient）——當(dāng)流體與壁面溫度相差1度時(shí)、每單位壁面面積上、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量h是表征對(duì)流換熱過(guò)程強(qiáng)弱的物理量影響h因素：流動(dòng)原因、流動(dòng)狀態(tài)、流體物性、有無(wú)相變、壁面形狀大小等例題1-2一室內(nèi)暖氣片的散熱面積為3m2，表面溫度為tw=50℃，和溫度為20℃的室內(nèi)空氣之間自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=4W/(m2·K)。試問(wèn)該暖氣片相當(dāng)于多大功率的電暖氣?解：暖氣片和室內(nèi)空氣之間是穩(wěn)態(tài)的自然對(duì)流換熱，Q=Ah(tw–tf)=3m2×4W/(m2·
8、K)×(50-20)K=360W=0.36kW即相當(dāng)于功率為0.36kW的電暖氣。三、熱輻射（Thermalradiation）1.定義——物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞熱量的方式。物體的溫度越高、輻射能力越強(qiáng)；若物體的種類不同、
