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传热学第1章传热基本概念1、温度梯度：Rradr-r!m9指向温度升高的方向；2、傅立叶定律：热流密度g=一&e"加/m3、导热系数：</,H4、热扩散系数（导温系数）：0-|7«9表征物体被加热或冷却时，物体温度趋于均匀一致的能力。第2章稳态导热2.0导热方程及边界条件1）导热常微分方程：2）边界条件：第一类：已知任意时刻物体边界上的温度值：，；第二类：已知任意时刻物体边界上的热流密度：dr；第三类：已知边界周围物体的温度,和表面传热系数"，即,*l*,<'；2.1平壁稳态导热D第一类边界条件：1、温度分布：,一J一用d：2、热流密度：一用-告；3、热流量：0-M-Az'm；U；4、多层平壁热流密度：2）第三类边界条件：1、热流密度："j;2、多层平壁热流密度：2.2圆筒壁稳态导热D第一类边界条件:1、温度分布：;1、温度分布=e=%i,2、肋端温度（过余温度）：2、3、热流密度:/热流量："=;4、多层圆筒热流密度:8=f二I.-j吊莉'3、肋片表面散热量:=次"面"<畴Idj1 、热流密度：增大g表面换热系近ItI肋厚，ttt肋高，It肋的导热系数tttfzJJ= =l<lr>TJ ，僦等截面直肋散热影响因素th2）第三类边界条件:tftf3*=+n=-+入研2®1M毋蝎2、多层圆筒热流密度:2.3临界热绝缘直径单位管长总热阻：A，时，有散热作用;k“时，有保温作用;2.4肋片传热4、肋片效率：5、界面接触热阻："三第3章非稳态导热1、非稳态导热中的两个准则傅里叶准则：“啰。当"，皿时，过余温度随时间线性变化，瞬态温度变化进行正常情况阶段。毕渥准则："专，数值大小直接影响物体内温度分布情况。当.,意味着对流换热热阻趋于0,壁表面温度几乎从开始立即达到流体3;当"，意味着物体导热热阻趋于0,温度分布应超于均匀一致。Bi准则越小，内部温度越趋于一致。当Bi<0.1时，可近似认为物体温度是均匀一致的。2、集总参数法.m时，可使用集总参数法时间常数(弛豫时间)-胃当r=r.时，%p=3MA当一r时，-i-l!<r.,工程上可认定导热体已达到热平衡状态。3、渗透厚度：Jfr)3.4b(ir第4章导热问题数值解非稳态导热问题数值计算温度-温度-I限制时间显式差分格式二阶中心差分一阶向前差分>s%隐式差分格式二阶中心差分一阶向后差分无第二、三类边界条件，采用显式差分，稳定条件为心备：采用隐式差分则无稳定条件。第5章对流换热5.0对流换热基本理论对流换热既有对流，又有导热，不是基本传热方式，确定"及增强换热的措施是对流换热的核心问题。基本公式为牛顿冷却公式：牛顿冷却公式：."心"）影响对流换热系数的因素：流动的起因流动速度流体有无相变换热面的几何形状、大小和位置流体的热物理性质确定对流换热系数h函数关系式的方法：理论解法：理论解法（分析法）是在所建立的边界层对流换热微分方程组的基础上，通过数学分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟法求得对流换热系数h的表达式。实验解法：相似原理或量纲分析法，将众多的影响因素综合成为数不多的无量纲准则，通过实验求得各准则间的函数关系，再将函数关系推广到及实验现象相似的实际现象中去。比拟法：比拟法是指通过研究动量传递及热量传递的共性或类似特性，以建立起表面传热系数及阻力系数间相互关系的方法。数值法：数值法是指通过数值计算的方法求解表面传热系数。5.1边界层对流传热理论流动边界层：壁面上流体速度为零，到接近流体主流速度的一流体层，厚度为$,即流体速度为主流速度.的0.99处，即"。热边界层：过余温度6M1W=。9乜TJ,壁温,.，热边界层厚度为可认为只有在热边界层有温度变化，热边界层以外可视为等温流动区。热边界层厚度不一定等于流动边界层厚度。1）外掠平板层流换热：普朗特数PT边界层厚度：-SOReZ适用范围:0-6Pr60 % 5x(PRer o寸为板长，。对大小，流体自由流动状态局部摩擦系数：牛/平均摩擦系数：Cy=lf=IJ28Re局部换热系数："0.33WpJr/准则关联式：Ny0,333*H平均换热系数：I.*%/准则关联式：Nm?0,664pr/定性温度：，*,力2,定型尺寸为板长、I。2)外掠平板紊流换热：局部摩擦系数：W>593U,X准则关联式：0X)29准则关联式：N*©037Rdu*-87>r×.定性温度：%='+<>,定型尺5.2对流换热无量纲准则及意义斯坦顿准则：Sr“RcPrN，反映紊流表面吃P传热系数和摩擦系数间关系，称雷诺类比律。努谢尔特准则：日苧，数值大小反映了对流换热的强弱。雷诺准则：2力反映流体流动时惯性力及黏滞力的相对大小，反映流态对换换的影响。格拉晓夫准则：3一呼,反映浮升力及黏滞力的相对换热影响。普朗特准则：*,又称物性准则，反映了流体的动量传递和热量传递能力的相对大小。Pr值的大小：液态金属水油.5.3相似原理相似条件：同类现象，单值性条件相似，同名的已定准则相等。单值条件包括：几何条件，物理条件，边界条件，时间条件。5.4常用相识准则：1）无相变受迫稳态对流换热，若自然对流可忽略不计：2）对于空气，,为常数，无相变受迫稳态对流换热，则为：3）自然对流换热：第6章单相流体对流换热6.1管内受迫对流换热进口段长度：-,流动进口段长度大于热进口段长度；*"流动进口段长度小于热进口段长度:1）紊流换热：关联式：Nu=RuPr）=CRc"Pr"迪图斯-贝尔特关联式：非圆管当量直径：乩=4MU螺旋管修正系数：气体：e,-.l+1.77rf液体：rll>I+1UX<）'2）层流换热：管子较长，不考虑自然对流的影响：3）粗糙管壁的换热：管内紊流换热阻力损失：M-T手/：沿程阻力系数6.2外掠圆管流动换热1）外掠单管-.o,不发生脱体；IO<Re<l.5×lti'，层流，脱体发生石E80'C85；R，紊流，脱体点可推移到1咿,2）外掠管束管束换热关联式：N*绚闸”闺Z后排管子传热系数高于前排管子换热系数。6.3自然对流换热1）无限空间自然对流在常壁温或常热流边界条件下当达到旺盛紊流时，局部表面传热系数I将保持不变，即及壁的高度无关。2）自然对流准则关系式：自模化现象：自然对流紊流，准则关联式中常壁温时"=户，常热流时.y/,关联式展开后两边的定型尺寸可消去，表明自然对流紊流传热系数及定型尺寸无关，这现象叫自模化现象。3)有限空间中的自然对流换热封闭夹层空间换热关联式：有限空间自然对流换热：(1)垂直夹层：出现环流，正常；3,“>0.3,无环流，可按无限空间计算；两壁温差和高度都很小,使GrC2000,则无流动，可按纯导热计算。(2)水平夹层：此时自然对流只发生在热面在下的情况。对气体，GrG700时可按纯导热计算；Gr>1700后出现蜂窝状分布的环流；Gr=50000后呈现无序的紊流。(3)倾斜夹层SIu可作为判断自由流动影响程度的准则，体现了浮升力及惯性力的相对大小。一般，当20.1时，则不能忽略自然对流的影响；当210时，则可按纯自然对流处理。第7章凝结及沸腾换热凝结分为膜状凝结和珠状凝结。层流膜状凝结换热（30<Re.<1800）；紊流膜状凝结换热（一函）；7.1凝结换热膜状凝结：能很好地润湿壁面。珠状凝结：传热在蒸气及液珠表面及蒸气及裸露的冷壁间进行。珠状比膜状凝结的传热性能好。对水平管，一般均匀层流状态。对垂直壁，上部为层流，随膜液向下流动，Re增大，在Re>1800后转变为紊流，整个壁面的平均表面传热系数应按加权平均计算。多根管的水平管束，上排的凝液会流到下排管上，使下排管凝液膜加厚，传热效果降低。影响膜状凝结换热因素：蒸气中含微量不凝气体，对换热影响很大；含润滑油；Re数低时，表面粗糙使膜增厚，传热性能降低。增强凝结换热措施措施：减薄凝液膜厚度，加速排液。1）垂直壁层流膜状凝结理论平均传热系数：Hx修正平均传热系数：-h¾凝结准则：T筝广垂直管：C-1.76Rc./；水平管：G>L5lRc./；凝结准则。为无量纲数群，也称为修正'"准则，其大小反映凝结换热的强弱。2）垂直壁层紊流膜状凝结3）水平管外壁水平管由于管径较小，不会出现紊流膜状凝结，只有层流膜状凝结。表面传热系数下一层管比上一层管小。平均传热系数-Lr水平管簇冷凝器大多数由管束组成。一般用Nd代替上式的d。>峭,当（A时，枣"2,故横管传热系数比竖管要大，故冷凝器都设计成卧式。7.2沸腾换热饱和沸腾过程：过热度小，无沸腾，为自然对流换热；过热度升高，换热强烈，称核态沸腾；生成气泡过多，开始覆盖加热面形成气膜，传热恶化，气膜不容易开裂，称过渡沸腾（或膜态沸腾），持续到热流密度为最小时；形成稳定的汽膜层，传热回升，称稳定膜态沸腾。形成气泡核的基本动力：沸腾温差气泡最小半径：y箫第8章辐射传热8.1热辐射基本概念吸收、反射和透射：单色辐射：黑体：；白体；透明体：r=L把波长在0.1Io0的电磁波称为热射线。它在介质中的传播速度等于光速。在真空中可以传播。凡温度大于。A的物体都会发射热射线。黑体：全吸收；白体：全反射；透明体：全透射。辐射强度，是指对某给定方向，在垂直于该方向的单位投影面积上，在单位时间、单位立体角内所发射的全波长能量，符号为，单位%一,也称定向辐射强度。辐射力，是指物体在单位时间内单位表面积向半球空间所发射的全波长能量，以E表示，Wm1黑体的单色辐射力随温度升高而增大，随温度升高最大单色辐射力向短波方向移动。黑体辐射力-寸，及绝对温度四次方成正比，/5.6九10*阿加*uO设表面为漫辐射表面，则定向辐射强度及方向无关。在及法线成角方向的定向辐射力按余弦规律变化，法向的定向辐射力最大。实际物体的单色辐射力随波长和温度的变化是不规则的。发射率="-.。实际物体在红外波段内可近似地作为灰体。在热平衡条件下，物体的定向单色发射率等于它的定向单色吸收比。如果表面不仅是漫辐射，而且是灰体，则辐射性质及方向、波长都无关，发射率等于吸收比。8.2普朗克定律黑体单色发射力维恩位移定律：4t=289%mK8.3斯蒂芬-波尔兹曼定律黑体辐射常数:/=5.67Xl(TiIymIk黑体辐射系数：C=5.6,/K8.4兰贝特余弦定律兰贝特定律表述1：黑体表面具有漫反射性质，即：兰贝特定律表述2,即余弦定向吸收率。定律：漫辐射表面，辐射力是任意方向辐射强度的一倍。8.5基尔霍夫定律实际物体的辐射力及同等温度下黑体的辐射力之