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1、传热学概念总结（大才女姜姜姜姜）第一章1）热量传递的动力：温差2）热量传递的三种基本传递方式：导热，热对流，热辐射3）导热：单纯的导热发生在密实的固体中4）对流换热：导热 +热对流5）辐射换热：概念：物体间靠热辐射进行的热量传递过程称为辐射换热； 特点：伴随能量形式的转换（内能 -电磁波能 -内能），不需 要直接接触，不需要介质，只要大于 0k 就会不停的发射电 磁波能进行能量传递（温度高的大） 。6）温度场：是指某一时刻空间所有各点的温度的总称7）等温面：同一时刻，温度场中所有温度相同的点连接所构成的面 等温线：不同的等温线与同一平面相交， 则在此平面上构成一簇曲线称 （注：不会相交不会中断
2、）8）温度梯度： 自等温面上一点到另一个等温面， 以该点的法线温度变化率 最大。以该点的法线方向为方向，数值也正好等于这个最 大温度变化率的矢量称为温度梯度 gradt（ 正方向朝着温度 增加的方向 ）9）热流密度：单位时间单位面积上所传递的热量称为热流密度10）热流矢量：等温面上某点， 已通过该点最大的热流密度的方向为方向， 数值上也正好等于沿该方向热流密度的矢量称为热流密度 矢量（正方向高温指向低温）11）傅里叶定律：适用于连续均匀和各项同性材料的稳态和非稳态导热过12）导热系数比较：金属大于非金属大于液体大于气体，纯物质大于含杂 质的。13）导热系数变化特点： 气体随温度升高而升高， 液
3、体随温度升高而下降， 金属随温度升高而下降，非金属保温材料随温度升高而升 高，多孔材料要防潮。14）导热过程完整的数学描述：导热微分方程 +单值性条件。15）单值性条件：几何条件（大小尺寸） +物理条件（热物性参数 +内热源 有无等） +时间条件（是否稳态） +边界条件16）边界条件：第一类边界条件：已知任何时刻物体边界面上的温度值 第二类边界条件：已知任何时刻物体边界面上热流密度 第三类边界条件：已知边界面周围流体温度 t 和面界面与 流体之间的表面传热系数 h17）热扩散率：a,表示物体被加热或被冷却时，物体内部各部分温度趋向均匀一致的能力。第二章1 ） 圆筒壁的热流密度：温度变化 /半径
4、变化不等于常数,单位长度热流 密度是常数。2）临界绝热缘直径：对应于总热阻 R1 为极小值时的保温层外径称为3）肋片效率：在肋片表面平均温度下,肋片的实际散热量与假定整个肋片表面都处在肋基温度时的理想散热的比值4）接触热阻：由于固体表面不平整的面接触,给导热过程带来的额外的热阻。5) 接触热阻影响因素：接触面的挤压压力也大 R 越小；接触面粗糙程 度也大 R 越大；材料匹配程度越好 R 越小第三章1) 非稳态导热分类：周期性非稳态导热，瞬态非稳态导热。2) 瞬态非稳态导热：物体的温度随时间不断升高或降低，经历相当长 时间后，物体的温度逐渐趋近于周围介质的温度，最终达到热平衡。 瞬态导热温度变化
5、特点： 分三个阶段：不规则情况阶段， 正常情况阶 段，建立新的稳态阶段。瞬态导热热流变化规律：不规则情况阶段中q1(墙内表面温度升高，对流换热减少)急剧减小， q2 保持不变(温度还没有从内表面传到 外表面)；正常情况阶段中 q1 逐渐减小， q2 逐渐增大；建立新的稳 态阶段后 q1 与 q2 保持不变并相等。3) 周期性非稳态导热：物体的温度按照一定周期发生变化 周期性非稳态导热特性：一方面物体各处的温度按一定的振幅随时 间周期地波动；另一方面，同一时刻物体内的温度分布也是周期性 波动的。毕渥准则：Bi,傅里叶准则：Fo4) 集总参数法：当Bi v 0.1时，可以近似地认为物体的温度是均匀
6、的， 这种忽略物体内部导热热阻,认为物体均匀一致的分析方法称为集 总参数法。5) p!vc/hA 称为时间常数6) 周期性非稳态导热：特点：温度波的衰减(a热扩散率增大衰减缓慢；T周期越短衰减越快;X距离越远衰减越快)；温度波的延迟(a大延迟时间小； T 小延迟时间小； X 大延迟时间大 )；半向无限大物体传 播特性(任意位置的温度波随时间是周期性波动； 同一时刻半无限大 物体中不同 X 处的温度分布也是一个周期变化的温度波，但是振幅 是衰减的，即同一时刻温度波上相位角相同的两相邻平面之间的距离 相等)7) 综合温度：工程上把室外空气温度与太阳辐射两者对维护结构的共 同作用，用假象的温度 te
7、 表示8) 波动振幅：波动最大值与平均值之差称为波动振幅9) 温度波的衰减：振幅逐层减少的现象10) 温度波延时：最大值出现逐层推迟的现象11) S称为材料的蓄热系数，它表示当物体表面温度波振幅为1摄氏度时， 导热物体的最大热流密度。 s 的数值与材料的物性参数有关。 (松木 蓄热系数小，混凝土蓄热系数大吸收热量大。 )、第五章1) 影响对流换热的因素：流动状态，流动起因，流体的热物理性质， 流体的相变，换热表面几何因素。2) 对流换热微分方程组 =动量微分方程式 +连续方程式 +能量微分方程 式。3) 边界层：当具有粘性且能润湿壁面的流体流过壁面时粘滞力将制动 流体运动形成边界层4) 流场分
8、为：边界层区和主流区5) 流动边界层：当粘性物体流过物体表面的时候，会形成速度梯度很 大的流动边界层(常识： y=0 时流动边界层速度梯度最大，粘滞应力 大)6) 温度边界层：当壁面与流体间具有温差时也会产生温度梯度很大的 温度边界层7) 流动边界层特点：边界层极薄，其厚度与壁的定性尺寸相比极小； 在边界层内存在较大的速度梯度；边界层流态分为层流和紊流，紊 流边界层靠近壁面处仍将是层流，称为层流底层；流畅可以划分为 主流区跟边界层区！ ！8) (流动边界层)外掠平板临界距离：有层流边界层开始向紊流边界 层过度的距离Xc称为临界距离。外掠平板的雷诺数 =5*10八59) (流动边界层)紊流边界层
9、的层流底层：靠近壁面处，粘滞力仍然 占绝对优势，使贴附于壁的一极薄层仍然会保持层流特性，也具有 很大的速度梯度，该薄层称为紊流边界层的层流底层10) (流动边界层)流体管内受迫运动雷诺数为 230011) 温度边界层特点：流动边界层与热边界层的状况决定了热量传递过 程和边界层内的温度分布；层流：温度呈抛物线分布，湍流：温度 呈幂函数分布，紊流边界层贴壁处的温度梯度明显大于层流，紊流 换热比层流换热强； 与 t 的关系：分别反映流体分子和流体微团 的动量和热量扩散的深度所以不一定相等12) 紊流动量传递和热量传递：紊流传递中，不仅有层流换热中分子扩散传递作用外，还有流体质点紊流脉动引起的附加动量
10、和热量传递(脉动大于分子扩散)13) 局部阻力摩擦系数：Cf14) 斯坦登准则：St二Nu/(Re*Pr)二h/(!pcu)15) 物理相似基本概念：几何相似；物理现象相似(必须是同类现象才 能谈相似；由于描述现象的微分方程的制约，物理量场的相似倍数 间有特定的制约关系，物理量场的相似倍数间有特定的制约关系， 体现这种制约关系，是相似原理的核心；注意物理量的时间和空间 关系)16) 相似原理：相似性质；相似准则间关系；判别相似条件第六章1) 管内受迫对流：热进口段与充分发展段的特点：常物性流体在常热流和常壁温边界条件下，热充分发展段特点：-0, (J) 0xx tw tf流动充分发展段：0,v
11、 0,u f(r)径向分速度为零x2) 层流紊流判别Re=2300, Re中的u为断面平均流速，定性尺寸为管径3) 管内流体平均温度：管断面流体平均温度；全管长流体平均温度(常热(tw tf ) (tw tf)t t流：(t1+t2)/2， t ( t t)/2常壁温：tmt7f匸)InIn 匚tw tft4) 常热流常壁温：一定量的流体，流体流过管道q相等为常热流，那么壁面温度不断增加；壁温不变，流体温度增加。5) 物性场不均匀：气体温度越高 h越小液体温度越高h越大6）管内受迫对流紊流： 定性温度是全管长平均温度， 定型尺寸是管径 d7）对于非圆管：定型尺寸：当量直径：de=4f （面积）
12、/U （管道周边）8）外掠单管：Re=1.5*10八59）外掠管束：后面换热大于前面换热（定性温度流体在管束中的平均 温度）10）自然对流换热：无限大自然对流换热；有限空间自然对流换热11） 判别：Gr/ReA2:10自然对流；0.1强迫对流；0.1且10混合对 流第七章1 ）凝结换热现象： 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时， 将汽化潜热释放给 固体壁面，并在壁面上形成凝结液的过程，称凝结换热现象2）凝结形式：珠状凝结；膜状凝结3）膜状凝结： 凝结液可以很好的润湿壁面时， 凝结液可以形成连续的膜向 下流动。称为膜状凝结（特点：特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相 变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷
13、却壁面上，此时液膜成为主要的换热 热阻）4）珠状凝结：凝结液不能很好的润湿壁面时，凝结液将形成一个个液珠。 称为珠状凝结5）珠状凝结换热好于膜状凝结6）（膜状凝结）分析：Re=【4hl （ts-tw ）/u（运动粘滞系数）r】垂直壁Re=1800; 管外 Re=36007）（膜状凝结）分析中假设了液膜等于饱和温度，定性温度： ts+tw/28）管束管外（膜状凝结）定型尺寸 de二nd9）影响膜状凝结因素：蒸汽速度；蒸汽含有不凝气体；表面粗糙度；蒸汽 含油；过热蒸汽10）增强凝结换热的措施：改变表面几何特征；有效地排除不凝气体；加速凝液的排除；易于珠状凝结形成的措施11）沸腾：工质在饱和温度下由
14、液态转变为气态的过程称为沸腾12） 沸腾换热特点：1 ）液体汽化吸收大量的汽化潜热；2 ）由于汽泡形 成和脱离时带走热量，使加热表面不断受到冷流体的冲刷和强烈的扰动， 所以沸腾换热强度远大于无相变的换热。13）沸腾换热分类：大容器沸腾和有限空间沸腾；过冷沸腾和饱和沸腾14）汽化核心：通常情况下，沸腾开始时汽泡只发生在加热面的某些点， 而不是整个加热面上，这些产生气泡的点被称为汽化核心。15）气泡生成后继续长大的动力：液体过热度。2 Ts16） 气泡生成的最小半径：R Rmin （可见，（tW -tS ）,r v（tw ts）Rmin同一加热面上，成为汽化核心的凹穴数量增加汽化核心数增加换热增强
15、）17）大容器饱和沸腾曲线：表征了大容器饱和沸腾的全部过程，共包括 4 个换热规律不同的阶段：自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾（过程中主导导热形式依次是：对流，导热，辐射）18）热管：结构：管壳、管芯、工作液；工作原理：沸腾与凝结两种相 变过程的巧妙结合。（加热蒸发段时，管内工质蒸发，蒸汽从管中心 通道流向凝结段散热区，放出其潜热，凝集后借助管芯的毛细力的作用，液体重新返回蒸发段再蒸发。 ）19）热管的特点：很高的导热性；优良的等温性；采用不同的工作液， 热管适用-200到2200 C温度范围内的工作；结构简单，无运动部件， 工作可靠，形状多变；流体密度可变性。第八章1）热辐射定义：
16、定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量；特点：a任何物体，只要温度高于0 K ,就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴 随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射 能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的 4 次方。2）波长常识： 0.36-0.76 可见光； 0.38 为紫外线跟伦琴射线； 0.76-1000红外线； 25 远红外线； 1000 无线电波； 0.1-100 电磁波为热射线（包括可见光，部分紫外线和红外 线）3） 吸收，反射，穿透：1 大多数固体：0 ,1不含颗粒气体：0,1黑体： 1 白体： 1 透明体： 14） 立体角：球面
17、面积除以球半径的平方称为立体角，单位：sr（球面度）。5）定向辐射强度：单位时间内，物体在垂直发射方向的单位面积上，在单 位立体角内发射的一切波长的能量。6）光谱定向辐射强度： 在某给定辐射方向上，单位时间、单位可见辐射面 积，在波长入附近的单位波长间隔内、单位立体角内所发射的能量称光谱 定向辐射强度7）定向辐射力：在某给定辐射方向上，单位时间内、物体单位辐射面积、 在单位立体角内所发射全部波长的能量称为定向辐射力。8）辐射力E:单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长 的能量总和。 （W/m2）9）光谱辐射力E入：单位时间内，单位波长范围内（包含某一给定波长）, 物体的单位表面积
18、向半球空间发射的能量。 （W/m3）10）光谱定向辐射力E入，B:在给定辐射方向上，单位时间内、单位物 体辐射面积、在单位立体角内发射的在波长入附近单位波长间隔内的能量 称为光谱定向辐射力。11）黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学 假想的物体，现实生活中是不存在的。12） 黑体辐射 Planck 定律mT 2897.6 m K13）发射率 （也称为黑度 ） ：相同温度下，实际物体的半球总辐射力与黑 体半球总辐射力之比。14）灰体：假如某物体的光谱发射率 不随波长发生变化，即 =常数15）灰体特点：特点：灰体的光谱辐射力与同温度下黑体光谱辐射率随波 长的变化曲线完全相似
19、。16) 投入辐射：单位时间内投射到单位表面积上的总辐射能17) 选择性吸收：投入辐射本身具有光谱特性，因此，实际物体对投入辐射的吸收能力也根据其波长的不同而变化，这叫选择性 吸收18) 吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用表示。19) 光谱吸收比：物体对某一特定波长的辐射能所吸收的百分数，也叫单 色吸收比。光谱吸收比随波长的变化体现了实际物体的选择性吸收的特性。20) 漫射表面：指发射或反射的定向辐射强度与空间方向无关，即符合Lambert定律的物体表面21) 灰体：指光谱吸收比与波长无关的物体，其发射和吸收辐射与黑体在 形式上完全一样，只是减小了一个相同的比例数学表达式成立条件,(
20、T), (T)仃)仃)(T)(T)仃)仃)无条件，为天顶角漫射表面灰表面漫灰表面第九章1) 角系数：表示离开表面的辐射能中直接落到另一表面上的百分数。例如：X1，2表示离开A1的辐射能量中落到A2上的百分比2) 角系数的代数特征：相对性，完整性，分解性3) 重辐射面：又称绝热表面，是指绝热良好，因而在由多个表面组成的辐射换热体系中净得失热量为零的表面4) 遮热板：在工程上，有时需要削弱表面之间的辐射换热，这时可采 用以高反射率(低发射率)的材料制作的金属薄板插入表面之间， 人们习惯称之为遮热板。5) 气体辐射的特点：气体辐射对波长具有选择性；气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的第十章1) 强化
21、传热的基本途径有三个方面：提高传热系数；提高换热面积；$=“w丄+如丄提高传热温差(2) 复合换热定义：对流和辐射并存的换热称为复合换热3) 增强传热的方法：1、扩展传热面2、改变流动状况：增加流速、增强扰动、采用旋流及射流等都能起增强传热的效果。3、使用添加剂改变流体物性：流体热物性中的导热系数和体积比热容对表面 传热系数的影响较大。在流体内加入些添加剂可以改变流体的某些 热物理性能，达到强化传热的效果。4、改变表面状况：如增加粗糙度、改变表面结构、表面涂层等。4) 削弱传热的方法：削弱传热，是指采取隔热保温措施降低换热设备热损失，以达节能、安全防护及满足工艺要求等目的。1、覆盖热绝缘材料。
22、常用的材料日前有：岩棉、泡沫塑料、微孔硅酸切、 珍珠岩等。2、改变表面状况。即改变表面的辐射特性及附加抑制 对流的元件。3、遮热板5) 换热器的分类(工作原理) ：间接式换热器；混合式换热器；回热式 换热器6) 那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？不是，因 为一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比 如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧，使得该 处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器， 又是需要故意设计成顺流7) 对于有相变的换热器，如蒸发器和冷凝器，发生相变的流体温度不 变，所以不存在顺流还是逆流的问题8) 换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算9) 换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式第十一章8)