傳熱學(xué)知識點總結(jié)(word文檔物超所值)

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1、 第一章 1-1 “三個W” 1-2 熱量傳遞的三種基本方式 1-3 傳熱過程和傳熱系數(shù) 要求：通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)對熱量傳遞的三種基本方式、傳熱過程及熱阻的概念有所了解，并能進(jìn)行簡單的計算，能對工程實際中簡單的傳熱問題進(jìn)行分析（有哪些熱量傳遞方式和環(huán)節(jié)）。作為緒論，本章對全書的主要內(nèi)容作了初步概括但沒有深化，具體更深入的討論在隨后的章節(jié)中體現(xiàn)。本章重點： 1.傳熱學(xué)研究的基本問題 物體內(nèi)部溫度分布的計算方法 熱量的傳遞速率 增強(qiáng)或削弱熱傳遞速率的方法 2.熱量傳遞的三種基本方式 (1). 導(dǎo)熱：依靠微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生

2、的熱量傳遞傳。熱學(xué)重點研究的是在宏觀溫差作 用下所發(fā)生的熱量傳遞。 傅立葉導(dǎo)熱公式： (2). 對流換熱：當(dāng)流體流過物體表面時所發(fā)生的熱量傳遞過程。 牛頓冷卻公式： (3). 輻射換熱：任何一個處于絕對零度以上的物體都具有發(fā)射熱輻射和吸收熱輻射的能力，輻射換熱就是這兩個過程共同作用的結(jié)果。由于電磁波只能直線傳播，只所有以兩個物體相互看得見的部分才能發(fā)生輻射換。熱 黑體熱輻射公式： 實際物體熱輻射： 3.傳熱過程及傳熱系數(shù)：熱量從固壁一側(cè)的流體通過固壁傳向另一側(cè)流體的過程。 最簡單的傳熱過程由三個環(huán)節(jié)串聯(lián)組成。 4.傳熱學(xué)研究的基礎(chǔ)

3、 傅立葉定律 能量守恒定律+ 牛頓冷卻公式+ 質(zhì)量動量守恒定律 四次方定律 本章難點 1.對三種傳熱形式關(guān)系的理解 各種方式熱量傳遞的機(jī)理不同，但卻可以（串聯(lián)或并聯(lián)）同時存在于一個傳熱現(xiàn)象中。 2.熱阻概念的理解 嚴(yán)格講熱阻只適用于一維熱量傳遞過程，且在傳遞過程中熱量不能有任何形式的損耗。 思考題： 1.冬天經(jīng)太陽曬過的棉被蓋起來很暖和，經(jīng)過拍打以后，效果更加明顯。為什么？ 2.試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程。 3.冬天住在新建的居民樓比住舊樓房感覺更冷。試用傳熱學(xué)觀點解釋原因。 4.從教材表1-1給出的幾種h數(shù)值，你可以得

4、到什么結(jié)論？ 5.夏天，有兩個完全相同的液氮貯存容器放在一起，一個表面已結(jié)霜，另一個則請沒問有。哪個容器的隔熱性能更好，為什?么 第二章 導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 2-1 導(dǎo)熱的基本概念和定律 2-2 導(dǎo)熱微分方程 2-3 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 2-4伸展體的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 要求：本章應(yīng)著重掌握Fourier定律及其應(yīng)用，影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素及導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描寫——導(dǎo)熱微分方程及定解條件。在此基礎(chǔ)上，能對幾種典型幾何形狀物體的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題用分析方法確定物體內(nèi)的溫度分布和通過物體的導(dǎo)熱量。本章重點： 1. 基本概念 溫度

5、場 t =f ( x, y, z, τ) ，穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)，一維與二維導(dǎo)熱系數(shù)λ ２. 導(dǎo)熱基本定律： 可以認(rèn)為是由傅立葉導(dǎo)熱公式引深而得到，并具有更廣泛的適應(yīng)性。 (1) 可以應(yīng)用于三維溫度場中任何一個指定的方向 (2) 不要求物體的導(dǎo)熱系數(shù)必須是常數(shù) (3) 不要求沿x方向的導(dǎo)熱量處處相等 (4) 不要求沿x方向的溫度梯度處處相等 (5) 不要求是穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 3. 導(dǎo)熱微分方程式及定解條件 1)導(dǎo)熱微分方程式控制了物體內(nèi)部的溫度分布規(guī)律，故亦稱為溫度控制方程只適用于物體的內(nèi)部，不適用于物體的表面或邊界。受到坐標(biāo)系形式的限制。其推導(dǎo)依據(jù)是能量

6、守恒定律和傅立葉定律。 2)定解條件 定解條件包括初始條件和邊界條件。 第一類邊界條件給定邊界上的溫度值 第二類邊界條件給定邊界上的熱流密度值 第三類邊界條件給定邊界對流換熱條件 3)求解思路 求解導(dǎo)熱問題的思路主要遵循物“理問題 數(shù)學(xué)描寫 求解方程 溫度分布 熱量計算” 4. 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的解析解 1)如何判斷問題是否一維 2)兩種求解方法 對具體一維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源常物性導(dǎo)熱問題，一般有兩種求解方法：一是直接對導(dǎo)熱微分方程從數(shù)學(xué)上求解，二是利fourier用 定律直接積分。前者只能得出溫度分布再應(yīng)用fourier 定律獲得熱

7、流量。 3)溫度分布曲線的繪制 對一維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源導(dǎo)熱問題，當(dāng)沿?zé)崃鞣较蛴忻娣e或?qū)嵯禂?shù)的變化時， 依此很容易判斷溫度分布。 本章難點： 本章難點是對傅立葉導(dǎo)熱定律的深入理解并結(jié)合能量守恒定律靈活應(yīng)用，這是研究及解決所有熱傳導(dǎo)問題的基礎(chǔ)。 思考題： 1. 如圖所示為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的兩層平壁內(nèi)溫度分布，導(dǎo)熱λ系均數(shù)為常數(shù)。試確定： (1)q1，q2及q3的相對大?。?2) λ1和λ2的相對大小。 2. 一球形貯罐內(nèi)有-196的液氦，外直徑為2m，外包保溫層厚30cm，其λ= 0.6w/m.k。環(huán)境溫度高達(dá)40 ，罐外空氣與保溫層間的h

8、=5w/m2.k 試計算通過保溫層的熱損失并判斷保溫層外是否結(jié)霜。 3. 試推導(dǎo)變截面伸展體的導(dǎo)熱微分方程，并寫出其邊界條件。假設(shè)伸展體內(nèi)導(dǎo)熱是一維的。 第三章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 3-1非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本概念 3-1集總參數(shù)法 3-3非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的微分方程分析 要求：通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)熟練掌握非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點，集總參數(shù)法的基本原理及其應(yīng)用，一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析解及海斯勒圖的使用方法。讀者應(yīng)能分析簡化實際物理問題并建立其數(shù)學(xué)描寫，然后求解得出其瞬時溫度分布并計算在一段時間間隔內(nèi)物體所傳遞的導(dǎo)熱量。本章重點； 一. 非

9、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程 1. 實質(zhì)：由于某種原因使物體內(nèi)某點不斷有凈熱量吸收或放出，形成了非穩(wěn)態(tài)溫度場。 2. 一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的三種情形：見教材3圖-3。 3.Bi,Fo數(shù)的物理意義 二. 集總參數(shù)法 1. 實質(zhì)：是當(dāng)導(dǎo)熱體內(nèi)部熱阻 忽略不計即Bi 0時研究非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的一種方法。判別依據(jù)：Bi<0.1M。 2. 時間常數(shù) 3. 幾點說明：導(dǎo)熱體外的換熱條件不局限于對流換熱。建立導(dǎo)熱微分方程的根本依據(jù)是能量守恒定律；由Bi數(shù)的定義，若h或特征長度d未知時，事先無法知道Bi數(shù)的大小，此時先假設(shè)集總參數(shù)法條件成立，待求h或出d之后，進(jìn)行校核。 三. 一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)

10、熱分析解 1. 前提：一維、無內(nèi)熱源、常物性Bi，或有限大。 2. 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段：Fo>0當(dāng).2以后，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱進(jìn)入正規(guī)狀況階段。此時從數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為解的無窮級數(shù)只需取第一項，從物理上表現(xiàn)為初始條件影響消失， 只剩下邊界條件和幾何因素的影響。 本章難點： 1. 對傅立葉數(shù)Fo和畢渥數(shù)Bi物理含義的理解。 2. 集總參數(shù)法和一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題分析解的定量計算。思考題： 1. 兩個側(cè)面積和厚度都相同的大平板，也一樣，但導(dǎo)溫系數(shù)a不同。如將它們置于同一爐膛中加熱，哪一個先達(dá)到爐膛溫度？ 2. 兩塊厚度為30mm的無限大平板，初始溫度20℃

11、, 分別用銅和鋼制成，平板兩側(cè)表面溫 度突然上升到60℃，試計算使兩板中心溫度均上升56到℃時, 兩板所需時間比。已知a 銅 =103，a鋼=12.9(10-6m2/s) 。 3. 某同學(xué)擬用集總參數(shù)法求解一維長圓柱的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，他算Fo出和了Bi數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bi不滿足集總參數(shù)法的條件，于是他改Fo用和Bi數(shù)查海斯勒圖，你認(rèn)為他的結(jié)果對嗎，為什么？ 4. 在教材圖3-6中，當(dāng) 越小時， 越小，此時其他參數(shù)不變時 越小。即表明 越小，平板中心溫度越接近流體溫度。這說明 越小時物體被加熱反而溫升越快， 與事實不符，請指出上述分析錯誤在什么地方。 5. 用

12、熱電偶測量氣罐中氣體的溫度，熱電偶初始溫20度℃，與氣體表面h=10w/m2.k ，熱電偶近似為球形，直徑0.2mm。試計算插入10s后，熱電偶的過余溫度為初始過余溫度 的百分之幾？要使溫度計過余溫度不大于初始過余溫度1%，的至少需要多長時間？已知熱電偶焊錫絲的 =67w/m.，k ρ=7310kg/m，c=228J/kg.k。 第五章 對流換熱 5-1 對流換熱概說 5-2 對流換熱的數(shù)學(xué)描寫 5-3 對流換熱邊界層微分方程組 5-4 相似理論基礎(chǔ) 5-5 管內(nèi)受迫流動 5-6 橫向外掠圓管的對流換熱

13、5-7 自然對流換熱及實驗關(guān)聯(lián)式 要求；通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)從定性上熟練掌握對流換熱的機(jī)理及其影響因素，邊界層概念及其應(yīng)用，以及在相似理論指導(dǎo)下的實驗研究方法，進(jìn)一步提出針對具體換熱過程的強(qiáng)化傳熱措施。本章主要從定量上計算無相變流體的對流換熱，讀者應(yīng)能正確選擇實驗關(guān)聯(lián)式計算幾種典型的無相變換熱（管槽內(nèi)強(qiáng)制對流，外掠平板、單管及管束強(qiáng)制對流，大空間自然對流）的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱量。 本章重點： 一. 對流換熱及其影響因素 對流換熱是流體掠過與之有溫差的壁面時發(fā)生的熱量傳遞導(dǎo)。熱和對流同時起作用。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是過程量。 研究對流換熱的目的從定性上講是揭示對流換熱機(jī)

14、理并針對具體問題提出強(qiáng)化換 熱措施，從定量上講是能計算不同形式的對流換熱問題h及的Q。 對流換熱的影響因素總的來說包括流體的流動起因、流動狀態(tài)、換熱面幾何因素、相變及流體熱物性等。亦說明是h一復(fù)雜的過程量，Newton冷卻公式僅僅是其定義式。二. 牛頓冷卻公式 三. 分析法求解對流換熱問題的實質(zhì) 分析法求解對流換熱問題的關(guān)鍵是獲得正確的流體內(nèi)溫度分布，然后利5-用3求式出h，進(jìn)而得到平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 四. 邊界層概念及其應(yīng)用 速度和溫度邊界層的特點及二者的區(qū)別。溫度邊界層內(nèi)流體溫度變化劇烈，是對流換熱的主要熱阻所在。 數(shù)量級對比是推導(dǎo)邊界層微分方

15、程組常用的方法?；冢? 五. 相似原理 對流換熱的主要研究方法是在相似理論指導(dǎo)下的實驗方法。學(xué)習(xí)相似理論，應(yīng)充分理解并掌握三個要點：如何安排實驗（應(yīng)測的量）；實驗數(shù)據(jù)和整理方法；所得實驗關(guān)聯(lián)式推廣應(yīng)用的條件。 準(zhǔn)則數(shù)一般表現(xiàn)為相同量綱物理量或物理量組合的比值，在具體問題中表示的并不是其比值的真正大小，而是該比值的變化趨勢。 傳熱與流動中常見的準(zhǔn)則數(shù)Re、Pr、Nu、Gr、Bi、Fo，其定義和物理意義是應(yīng)該熟練掌握的。 六. 無相變對流換熱的定量計算 注意： （ ） 本章難點：

16、對流換熱機(jī)理和過程的理解 相似原理和相似準(zhǔn)則數(shù)意義的理解 定量計算 思考題； 1. 管內(nèi)強(qiáng)制對流換熱，為何采用短管或彎管可以強(qiáng)化流體換熱？ 2. 其它條件相同時，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷比，哪h個大的，為什么？ 3. 在地球表面某實驗室內(nèi)設(shè)計的自然對流換熱實驗，到太空中是否仍有效？為什么？ 4. 由 式中沒有出現(xiàn)流速， h與流體速度場無關(guān)，這樣說對嗎？ 5. 一般情況下粘度大的流體其Pr也大。由 可知，Pr越大，Nu也越大，從而h 也越大，即粘度大的流體其h也越高，這與經(jīng)驗結(jié)論相悖，為什么？ 6. 設(shè)圓管內(nèi)強(qiáng)制對流處于均勻壁t

17、溫w的條件，流動和換熱達(dá)充分發(fā)展階段。流體進(jìn)口 t f ` ，質(zhì)量流量為qm，定壓比熱容為cp，流體與壁面間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為。h試證明下列關(guān)系 式成立： 式中P為管橫截面周長，tfx 指流體在截面x處平均溫度。 7. 初溫為35 ℃流量為1.1kg/s的水，進(jìn)入直徑為50mm的加熱管加熱。管內(nèi)壁溫為65 ℃ ，如果要求水的出口溫度為45 ℃ ，管長為多長？如果改用四根等長、直徑25mm為的管子并聯(lián)代替前一根管子，問每根管子應(yīng)為多長？ 第六章 凝結(jié)與沸騰換熱 要求：

18、通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)從定性方面掌握凝結(jié)和沸騰兩種對流換熱方式的特點、影響因素和強(qiáng)化措施，尤其是膜狀凝結(jié)的影響因素和大容器飽和沸騰曲線。從定量上應(yīng)掌握豎壁、水平單管和管束的膜狀凝結(jié)工程計算，以及大容器核態(tài)沸騰及臨界熱流密度的計算。 本章重點： 一. 凝結(jié)換熱 1. 現(xiàn)象與特點 產(chǎn)生條件是壁面溫度<蒸氣飽和溫度。珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)的特點、熱量傳遞規(guī)h律，>>h 珠狀 膜狀，但不能持久。 2. 豎壁膜狀凝結(jié)分析解 Nusselt分析解基于9條假設(shè)，視液膜內(nèi)只有純導(dǎo)熱。因此要獲得局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，只需獲得該處液膜厚度。 3. 膜狀凝結(jié)的工程計算 流態(tài)判

19、別(Re迭代法) ；關(guān)聯(lián)式；注意特征長度和定性溫度 4. 影響因素 掌握膜狀凝結(jié)諸影響因素，尤其是不凝性氣體和蒸氣流速的影響機(jī)理。 5. 凝結(jié)換熱的強(qiáng)化 當(dāng)凝結(jié)熱阻是傳熱過程主要分熱阻時，強(qiáng)化效果較好。強(qiáng)化的原則主要是破壞或減薄液膜層，或加速液膜的排泄。 二. 沸騰換熱 1. 特點 飽和沸騰和過冷沸騰；大容器沸騰和強(qiáng)制對流沸騰；沸騰與蒸發(fā)。汽化核心數(shù)是衡量強(qiáng)化沸騰的重要參數(shù)。 2. 大容器飽和沸騰曲線 曲線形式，隨著t，四個不同區(qū)域的換熱規(guī)律和特點。核態(tài)沸騰是工業(yè)中理想的 工作區(qū)域，其溫差小，換熱強(qiáng)。 3. 沸騰換熱的兩種加

20、熱方式 控制壁溫( 改變壁溫t w與液體飽和溫度ts之差 t=t w-t s，q的大小受沸騰側(cè)影響很大。)控制熱流( 改變壁面處的熱流密度q，q取決于外部施加的條件，而與無h關(guān)) 。 4. 臨界熱流密度qmax的意義 對熱流可控：使q< qmax，保證設(shè)備安全運(yùn)行不致燒毀對壁溫可控：使t< t c，保證設(shè)備有較高的傳熱效率 5. 沸騰換熱的工程計算 計算公式的擬合誤差一般較大，因為沸騰換熱機(jī)理復(fù)雜，受加熱表面影響很大。 6. 汽化核心 結(jié)合汽化核心概念理解沸騰換熱機(jī)理，結(jié)合大容器飽和沸騰曲線了解氣泡的生成、長大、脫離、破裂等規(guī)律 7. 沸騰換熱影響因素和

21、強(qiáng)化 沸騰換熱影響因素就是氣泡生長運(yùn)動的影響因素。強(qiáng)化沸騰換熱的主要出發(fā)點是增加壁面汽化核心數(shù)，基本手段是沸騰表面的特殊加工。 本章難點： 凝結(jié)與沸騰換熱機(jī)理和過程的理解層流膜狀凝結(jié)Nusselt簡化分析的理解沸騰換熱中燒毀點的理解 思考題： 1. 豎壁傾斜后其凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)將如何變化？為什么？ 2. 為什么蒸氣中含有不凝性氣體會影響凝結(jié)換熱的強(qiáng)度？ 3. 兩滴完全相同的水在大氣壓下分別滴在表面溫度120為和400 的鐵板上，哪塊板上的水先被燒干？為什么？ 4. 在電廠動力冷凝器中主要冷凝介質(zhì)是水蒸氣，制冷系統(tǒng)的冷凝器中介質(zhì)是氟利昂蒸氣。在

22、工程實際中常常要強(qiáng)化制冷設(shè)備中的凝結(jié)換熱，而不強(qiáng)化電力設(shè)備中的，為什么？ 5. 壓力為1.013 105Pa的飽和水蒸氣，用壁溫為90 的水平銅管來凝結(jié)。方案一是用一根直徑為10cm的銅管，方案二是用10根直徑為1cm的銅管。其他條件都相同，哪個方案產(chǎn)生的凝液量多？ 6. 一豎管，管長為管徑的64倍。為使管子豎放與平放的凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相等，必須在豎管上安裝多少個泄液盤？設(shè)相鄰泄液盤之間距離相等。 第七章 熱輻射基本定律及物體的輻射特性 7-1 熱輻射的基本概念 7-2 黑體輻射基本定律 7-3 實際物體的發(fā)射特性 7-4

23、實際物體的吸收特性 要求：本章重點是了解熱輻射的特點，掌握熱輻射的一些基本概念，學(xué)習(xí)并理解描 寫黑體輻射的幾個基本定律。理解基爾霍夫定律的含義及其作用，了解灰體與、黑特別是灰體與實際物體的差異。 本章重點： 一. 熱輻射和黑體輻射 1. 熱輻射 1)熱輻射指物體由于熱的原因發(fā)射電磁波的過程。對工程實際的大多數(shù)問題來說，熱輻射特性主要是紅外線的特性，因此不能用可見光的理論來解釋。 2)固體和液體的輻射和吸收是在物體表面上進(jìn)行，而氣體卻在整個容積中進(jìn)行。由此對固體和液體在研究發(fā)射和吸收特性時，均只研究半球空間。 3)黑體的定義是吸收比為1的物體，

24、它是研究輻射換熱最重要的簡化模型。實際物體 的輻射與吸收都以黑體為參照對象 。在相同溫度的物體中，黑體的輻射能力和吸收能力都是最大的。 4) “漫射體”和“灰體”是輻射換熱研究中另外兩個重要模型。漫射體是指輻射特性與方向無關(guān)的物體，灰體是指單色吸收比() 與波長無關(guān)的物體。 2. 斯蒂芬- 玻爾茲曼(S-B)定律 Eb= T4 w/m2 3. 普朗克(Planck)定律和維恩(Wien)位移定律 Planck定律描述黑體的Eb 隨 變化的規(guī)律。Eb =f( ,T) ，某一T的曲線與橫軸之間的面積代表了該T下的Eb，并且T越高，曲線的峰值越往短波方向移動T?。m

25、=常數(shù)就是Wien位移定律。 4. 蘭貝特(Lambert)定律 Lambert定律描述的是黑體輻射能量在半球空間不同方向上的分布規(guī)律。應(yīng)注意此時是指半球空間某一指定方向全部波長能量的分布規(guī)律，在不同方向上能量的比較，只有在相同立體角的基礎(chǔ)上才有意義。 Lambert定律表明，雖然黑體輻射沿半球空間各方向的能量不相(沿同表面法線方向最大，切線方向最小)，但定向輻射強(qiáng)度卻相同，這是由于定向輻射力的定義中強(qiáng)調(diào)的是輻射表面的面積，而定向輻射強(qiáng)度中用到的可是見輻射面積，所以表面法線方向可見輻射面積最大，其輻射能亦最大，切線方向可見面積為零，則輻射能也為零。黑體的定向輻射強(qiáng)度=常數(shù)。具

26、有這種特性的表面即為漫射表面。漫射表面并非一定是黑體表面。 5. 黑體輻射函數(shù) Fb(0- )表示某一T下物體在0- 波長范圍內(nèi)黑體輻射能占同T下黑體輻射力的百分比。它用來計算黑體或?qū)嶋H物體的輻射。見教材7例-4，7-5。 二. 實際物體的輻射特性 灰體和漫射體是實際物體的兩種有效簡化。 1)物體的發(fā)射率只取決于其表面特,性與外界條件無關(guān) 2)對同種材料而言一般有 > > 粗糙面 磨光面， 氧化表面 非氧化面 3)光滑表面的 =0.95 n，粗糙表面的 =0.98 n 。工程中一般假定 ( )= n = ，但高度磨光金屬表面=1.2 n 4)實

27、際物體輻射力并非嚴(yán)格與T4呈正比，但通常仍用T4表示，而把其它復(fù)雜因素歸于中。 5)實際物體在表面法線方向大約=0~60范圍內(nèi)的定向發(fā)射率均保持常數(shù)，而表面射發(fā)的輻射能絕大部分集中在這一區(qū)域，因此通常認(rèn)為金屬和非金屬表面為漫射表面。三. 實際物體的吸收特性 實際物體的吸收特性遠(yuǎn)比其發(fā)射特性復(fù)雜，吸收比不僅取決于自身表面特性，還對投入輻射的波長具有選擇性?；殷w是對實際物體的吸收比進(jìn)行抽象簡化后的理想模型，它的 ( ) =常數(shù)。 對灰體的理解，只要在所研究的輻射能覆蓋的波長范圍(內(nèi)) 常數(shù)即可，而不必追求對所有波長都嚴(yán)格成立 四. 基爾霍夫(Kirchhoff) 定律

28、 Kirchhoff 定律將實際物體的發(fā)射率與吸收比聯(lián)系起來。(T)= (T) 要求該物體在與黑 體處于熱平衡時成立。對漫射灰體而言，則恒(T)=有 (T) ，而不需要附加條件。 1) Kirchhoff 定律的三種不同表達(dá)式及其成立條件 2)研究有太陽輻射的情形時，不可隨意利用()= ( )這一條件，因為太陽輻射不能 作為灰體 3)對漫灰表面 (T)=  (T)，表明同溫度下黑體輻射力最大，善于發(fā)射的物體必善于 吸收，對黑體 = =1 4)引入Kirchhoff 定律后，物體的與 被聯(lián)系在一起，由于物體的只取決于自身

29、的溫度及表面狀況，一般文獻(xiàn)中只給出的數(shù)據(jù)。 本章難點： 對輻射強(qiáng)度定義的理解， 對Lambert定律意義的認(rèn)識 引入漫灰表面的原因、作用和適用條件 Kirchhoff 定律的成立條件 思考題： 1. 解釋下列名詞：定向輻射強(qiáng)度、立體角、光譜發(fā)射率、灰體、漫射表面 2. 北方深秋的清晨常有霜降，試問樹葉上、下表面的哪一面結(jié)霜？為什么？ 3. “善于發(fā)射的物體必善于吸收”，即物體輻射力越大其吸收比也越大，你認(rèn)為對嗎？ 4. 窗玻璃對紅外線幾乎不透明，為什么隔著玻璃曬太陽會感到暖和？ 5. 選擇太陽能集熱器的表面涂料時，其( )的最佳

30、曲線應(yīng)是怎樣的？取暖用的輻射采暖片也應(yīng)該用這種涂料嗎？ 6. 白天，投射到水平屋頂上的太陽照G度s=1100w/m2，室外空氣tf =27 ，有風(fēng)吹過時空氣 與屋頂?shù)膆=25w/mK，屋頂下表面絕熱，上表面發(fā)射率=0.2，對太陽輻射的吸收比 7. 一個100W的燈泡在工作時，鎢絲溫度為778K2，鎢絲表面黑度為0.3。求其發(fā)光效率。 第八章 輻射換熱計算 8-1 角系數(shù) 8-2 兩固體表面間的輻射換熱 8-3 多表面系統(tǒng)的輻射換熱 8-4 輻射換熱的強(qiáng)化與削弱 8-5 氣體輻射 要求：本章要求

31、掌握角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計算方法。重點是利用代數(shù)分析法計算角系數(shù)。還要求讀者熟練運(yùn)用有效輻射概念及輻射網(wǎng)絡(luò)圖對兩漫灰表面及三個漫灰表面組成的封閉腔系統(tǒng)進(jìn)行輻射換熱的計算。理解輻射換熱強(qiáng)化與削弱的原理、遮熱板的原理及應(yīng)用。 本章重點： 一. 角系數(shù) 1. 角系數(shù)反映的是能量分配的關(guān)系，與物體發(fā)射輻射在空間不同方向的分布、兩物體的幾何形狀及物體間距離有關(guān)。 2. 漫發(fā)射體對其它物體的角系數(shù)是純幾何參數(shù)。 3. 角系數(shù)的相對性、完整性和可加性是求角系數(shù)的基本關(guān)系式。 二. 物體間的輻射換熱計算 1. 用漫灰體代替實際物體，輻射換熱計算大為簡化。因為：角系數(shù)是

32、純幾何參=數(shù)。且 2. 投入輻射G和有效輻射J 一個輻射面的投入輻射是輻射系統(tǒng)中所有其它輻射面投向該面的熱輻射總和。一個輻射面的有效輻射是離開這個面的所有熱輻射，包括本身熱輻射及反射熱輻 射本身熱輻射只與該輻射面的特性有關(guān)，反射熱輻射與其所在的輻射系統(tǒng)有很大關(guān)系。一個輻射面(J-G)的大小決定了該面是吸收熱量或放出熱量。 3. 表面輻射熱阻和空間輻射熱阻 表面輻射熱阻表示一個物體參與輻射換熱能力與黑體的差別。其大小與表面的輻射特性吸收特性 都有關(guān)系，只是在= 時有較為簡單的表達(dá)式。 空間輻射熱阻表示兩個輻射面由于空間位置所引起的輻射換熱能力的減小，其大小只與

33、兩表面間的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。 4. 等效網(wǎng)絡(luò)圖法 輻射網(wǎng)絡(luò)畫好后，建立熱輻射方程主要依據(jù)兩個原理：其一是能量守恒，即流入某一節(jié)點的熱量之代數(shù)和為零；其二是輻射熱流率等于輻射驅(qū)動力除以輻射熱阻的原理。 重輻射面和黑體的區(qū)別：雖然看起來二者都J=E有。對重輻射面來說J=E是一個浮動熱 b b 勢，它與其它表面的J及空間熱阻有關(guān)。而對黑體表面來說， J=Eb是源熱勢，不依賴于其它表面。二者在網(wǎng)絡(luò)圖上亦有區(qū)別。 5. 輻射換熱計算的要求 我們所討論的輻射換熱計算是基于如下前提的： 1)封閉腔模型 2)穩(wěn)態(tài)換熱 3)所有表面不透明，但表面被透熱介質(zhì)隔開

34、 4)表面具有漫灰性質(zhì) 5)每一表面的有效輻射J是均勻的。 6)不計對流換熱 三. 輻射換熱的強(qiáng)化與削弱 1. 遮熱板的原理：加入一塊遮熱板增加了兩個表面熱阻和一個空間熱阻，因此輻射 換熱降低 2. 遮熱板的應(yīng)用：教材例8-9，8-10 四. 氣體輻射特點 氣體輻射對波長的選擇性，容積性，不同氣體輻射本領(lǐng)有差“異溫。室效應(yīng)”現(xiàn)象的解 釋 輻射換熱名詞術(shù)語匯總 黑體、灰體、漫射體、封閉腔、重輻射面 輻射力E、光譜輻射力E 、發(fā)射率( 黑度) 、定向輻射強(qiáng)度L、有效輻射J、投入輻射G吸收比 、反射比、穿透比、光譜吸收比(

35、 ) 、黑體輻射函數(shù)Fb(0- ) S-B定律、Planck定律、Wien位移定律、Lambert定律、Kirchhoff 定律 角系數(shù)Xi，j 、角系數(shù)性質(zhì) 表面的凈輻射換熱量i、輻射換熱量 i ，j 、表面輻射熱阻、空間輻射熱阻遮熱板、透熱介質(zhì) 立體角 、網(wǎng)絡(luò)法思考題： 1. 試解釋下列名詞：有效輻射，表面輻射熱阻，重輻射面，遮熱板 2. 黑體和重輻射面都有J=E。是否意味著二者有相同的性質(zhì)？ b 3. 在太陽系中地球和火星距太陽的距離相當(dāng)，為什么火星表面溫度晝夜變化要比地球大得多？ 4. 試求下列各圖情形中的X1，2 5. 一直徑為0.8m的薄壁

36、球形液氧貯存容器，被另一個直徑1為.2m的同心薄壁容器所包圍。兩容器表面為不透明的漫灰表面，黑度均0為.05，兩容器表面之間是真空的。如果外表面的溫度為300K，內(nèi)表面溫度為95K，試求由于蒸發(fā)使液氧損失的質(zhì)量流量。液氧 的蒸發(fā)潛熱為 。 第九章 傳熱過程與換熱器 9-1 復(fù)合換熱過程 9-2 傳熱過程分析和計算 9-3 傳熱的增強(qiáng)與削弱 9-4 換熱器 9-5 換熱器的熱計算 要求：通過本章學(xué)習(xí)，從定量上應(yīng)熟練掌握復(fù)合換熱的分析計算、傳熱過程的分析計算、對數(shù)平均溫差計算、間壁式換熱器的設(shè)計和校核計算。從定性角度應(yīng)掌握

37、傳熱過程的熱阻分析方法、臨界熱絕緣直徑的含義、綜合傳熱問題的分析方法。本章重點： 一. 傳熱過程 1. 傳熱過程的分析方法 工程傳熱計算中引入傳熱系數(shù)和傳熱過程是因為流體進(jìn)出口溫度遠(yuǎn)比壁溫容易測量。傳熱過程是一個復(fù)雜的物理過程，一個完整的傳熱過程至少有三個換熱環(huán)節(jié)串聯(lián) 而成，每個串聯(lián)環(huán)節(jié)又可能是若干個換熱方式的并聯(lián)。傳熱系數(shù)應(yīng)理解成復(fù)熱合的換表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 傳熱系數(shù)計算是換熱器熱計算的基礎(chǔ)。對圓管壁、肋壁計算傳熱系數(shù)時，應(yīng)注意以哪一側(cè)面積為基準(zhǔn)，同時還應(yīng)考慮污垢熱阻的影響。 有效利用熱阻分析法分析實際的傳熱過程，分析強(qiáng)化與削弱傳熱的效果。 比較傳熱

38、過程壁面兩側(cè)的熱阻大小應(yīng)以總面積熱1/hA阻為依據(jù)，而不能光看單位面積熱阻1/h。參例9-2。 2. 臨界熱絕緣直徑 在熱量傳遞方向上面積發(fā)生變化時，表面加保溫層一方面使導(dǎo)熱熱阻增加，但卻 使對流熱阻減小，因此在圓柱或球的外表面加保溫層都存在臨界熱絕緣直徑的問題。一般動力管道能滿足d2>dc，無須考慮臨界熱絕緣直徑。工業(yè)輸電線直徑很小，外加絕緣層還能起到增加散熱的作用。 二. 換熱器型式及對數(shù)平均溫差 1. 對數(shù)平均溫差 因為冷熱流體溫度沿?fù)Q熱面不斷變化，才引入對數(shù)平均溫差。 對數(shù)平均溫差的物理意義：即冷熱流體溫度分布曲線之間的面積大小。 2.

39、各種流動型式的比較 冷熱流體進(jìn)出口溫度一樣時，逆流的對數(shù)平均溫差最大，順流最小。其余流動形式介于其間。 逆流換熱器有較高的效率，但是冷熱流體各自最高溫度位于換熱器同側(cè)，對材料要求高。所以常在高溫區(qū)布置為順流，在低溫區(qū)布置成逆流，以避免冷熱流體的最高溫度在同一側(cè)。 三. 換熱器的熱計算 設(shè)計計算和校核計算是換熱器熱計算的兩種基本類型。二者最大的區(qū)別是已知條件中是否有kA。從步驟上看設(shè)計計算通常無須迭代，校核計算常用迭代法。迭代收斂的判據(jù)是熱平衡偏差小于5%。 方法在校核計算時也需假定溫度以獲k得，但流體溫度假定的偏差大小k對的影響 不大，LMTD法中溫度的假定

40、直接影響Q的大小。從這一角度說 方法有一定優(yōu)越性，但LMTD法中可以清楚地知道值的大小，以便評價換熱器流動形式的優(yōu)劣。實際應(yīng)用中采用何方法多是行業(yè)習(xí)慣所然 思考題： 1. 在換熱器流體溫度變化圖中，冷熱流體溫度變化大小與其熱容量有何關(guān)系？ 2. 對殼管式換熱器來說，兩種流體在下列情況下如何布置才?1)合理清潔與不清潔的；2)腐蝕性大與小的；3)溫度高與低的；4)壓力大與小的；5)流量大與小的；6)粘度大與小的。 3. 為強(qiáng)化一臺冷油器的傳熱，有人提高冷卻水的流速，效果卻不明顯，試分析原因。 4. 熱水在兩根相同的管內(nèi)同速流動，管外分別采用空氣和水進(jìn)行冷卻。經(jīng)過一段

41、時間后管內(nèi)生成一樣厚度的水垢。試問水垢對哪一根管子的傳熱系數(shù)影響大？為什么？ 5. 一種工業(yè)流體在順流換熱器中被油300從 ℃冷卻到140 ℃，油的進(jìn)出口溫度分別是44 ℃和124 ℃。試確定： 1)傳熱面積足夠大時,該流體在順流換熱器中能冷到的最低溫度； 2)傳熱面積足夠大時,該流體在逆流換熱器中能冷到的最低溫度； 3)流體進(jìn)出口溫度相同時,順流與逆流換熱器傳熱面積之比。假定兩種情形k和的Q相同。 6. 有一逆流式換熱器，用30℃冷水將100℃機(jī)油冷卻到60℃，已知水和油的流量分別是 0.6kg/h、0.1kg/h。求換熱器的傳熱面積。設(shè)k=400W/m2K。