冶金傳輸原理-熱量傳輸

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1、第8章熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念研究傳熱的目的：（1）強(qiáng)化傳熱。在一定的條件下（如一定的溫差、體積、重量，或泵功等）增加所傳遞的熱量；（2）削弱傳熱。或稱熱絕緣，即在一定的溫差下使熱量的傳遞減到最小；（3）溫度或傳熱控制。為使一些設(shè)備能安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，或者為得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、工藝，需要對(duì)熱量傳遞過(guò)程中物體關(guān)鍵部位的溫度或傳熱速率進(jìn)行控制。8.1傳熱的基本方式導(dǎo)熱對(duì)流熱輻射導(dǎo)熱定義——物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞稱為導(dǎo)熱（或稱熱傳導(dǎo)）?；蛘哒f(shuō)物體內(nèi)部熱量從溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分，以及溫度較高的物體把熱量傳遞給與之

2、接觸的溫度較低的另一物體的方式稱為導(dǎo)熱。第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.1傳熱的基本方式導(dǎo)熱導(dǎo)熱的基本定律——傅里葉導(dǎo)熱定律其中：Q——通過(guò)面積為A的平板的導(dǎo)熱量（熱流量），W；A——導(dǎo)熱平板的面積，m2；q——單位面積的導(dǎo)熱量（簡(jiǎn)稱熱流密度），W/m2；λ——材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)；第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.1傳熱的基本方式對(duì)流基本概念——對(duì)流是指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，而使流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過(guò)程。對(duì)流僅能發(fā)生在流體中，也就是說(shuō)對(duì)流必須要有流體的參與。在流體對(duì)流的同時(shí)，由于流體中的分子依然在進(jìn)行著不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，因而對(duì)流必

3、然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。實(shí)際工程應(yīng)用中，具有普遍實(shí)際意義的是流體流過(guò)一個(gè)物體表面時(shí)的熱量傳遞過(guò)程，即流體通過(guò)對(duì)流方式與固體表面之間的熱量傳遞稱之為對(duì)流換熱。第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.1傳熱的基本方式對(duì)流對(duì)流基本定律——牛頓冷卻定律其中：Q——對(duì)流換熱量，W；α——對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2·℃)；A——對(duì)流換熱表面積，m2；Δt——對(duì)流換熱表面與流體之間的溫差，℃第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.1傳熱的基本方式熱輻射基本概念——物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式稱為輻射。輻射的有多種，其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。熱輻射的特點(diǎn)：輻射能可以通過(guò)真空自由地傳播而無(wú)需任何中

4、間介質(zhì)；一切物體溫度高于0K的物體均能夠持續(xù)地發(fā)射出輻射能，同時(shí)也能持續(xù)地吸收來(lái)自其他物體的輻射能；熱輻射不僅具有能量的傳遞，而且具有能量形式的轉(zhuǎn)換。發(fā)射時(shí)從熱能轉(zhuǎn)換為輻射能，而被吸收時(shí)又從輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.1傳熱的基本方式熱輻射基本定律——斯蒂芬－波爾茨定律其中：Eb、E——黑體和實(shí)際物體單位輻射表面向外輻射的輻射能（簡(jiǎn)稱黑體的輻射力），W/m2；σ0——斯蒂芬-波爾茨曼常數(shù)（也稱黑體輻射常數(shù)）A——輻射表面積，m2；ε——實(shí)際物體的發(fā)射率，也稱為黑度，/。熱輻射第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.2傳熱的基本概念溫度場(chǎng)、等溫線、等溫面和溫度梯度

5、1）溫度場(chǎng)傳熱體系中，溫度在空間和時(shí)間上的分布情況。三維：二維：一維：非穩(wěn)態(tài)三維：二維：一維：穩(wěn)態(tài)第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念8.2傳熱的基本概念溫度場(chǎng)、等溫線、等溫面和溫度梯度2）等溫面（線）在某一瞬間，溫度場(chǎng)中溫度相同的各點(diǎn)所組成的面（線）。等溫面可以是平面也可以是曲面。同樣，等溫線可以是直線也可以是曲線。代表不同溫度的等溫面（線）不能相交。T1T2T1T2鑄件造型材料1000800第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念3）溫度梯度代入傅里葉定律溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率。其中：——表示法向單位矢量。沿該方向，單位長(zhǎng)度溫度的變化率最大。（矢量形式）即：溫度梯度是三

6、維坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)。對(duì)于一維穩(wěn)態(tài)：等溫線密集處，溫度梯度大。8.2傳熱的基本概念溫度場(chǎng)、等溫線、等溫面和溫度梯度第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念1）穩(wěn)態(tài)傳熱溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率。——不隨時(shí)間而變化的傳熱過(guò)程稱為穩(wěn)態(tài)傳熱。此時(shí)溫度場(chǎng)保持恒定8.2傳熱的基本概念2.穩(wěn)態(tài)傳熱與非穩(wěn)態(tài)傳熱2）非穩(wěn)態(tài)傳熱——隨時(shí)間而變化的傳熱過(guò)程稱為非穩(wěn)態(tài)傳熱。傳熱過(guò)程中溫度場(chǎng)隨時(shí)間而改變。第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率。8.2傳熱的基本概念3.傳熱系數(shù)與熱阻穩(wěn)態(tài)下：k——傳熱系數(shù)；A——傳熱面積；△t——溫差，也稱溫壓（ｋ）；其中：h反映

7、不同物質(zhì)傳熱的能力；其值越大，傳熱過(guò)程越劇烈。其中：RT——單位面積熱阻；RTT——熱阻，也稱總熱阻；第8章　熱量傳輸?shù)姆绞脚c概念溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率。1.矢量形式的傅里葉導(dǎo)熱定律第9章　導(dǎo)熱“-”說(shuō)明熱流的方向則與溫度梯度方向相反。9.1導(dǎo)熱傅里葉導(dǎo)熱定律與導(dǎo)熱系數(shù)溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率。2.導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）第9章　導(dǎo)熱9.1導(dǎo)熱傅里葉導(dǎo)熱定律與導(dǎo)熱系數(shù)溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率。2.導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）第9章　導(dǎo)熱1）氣體的導(dǎo)熱系數(shù)大多