1、1传热学第 1 章 传热基本概念1、温度梯度： ，指向温度升高的方向；mkntgrad2、傅立叶定律：热流密度 2Wgradtq3、导热系数： kmgradt4、热扩散系数（导温系数）： ，表征物体被加sc2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 导热方程与边界条件1）导热常微分方程： vqztytxttc cqztyxtat v222）边界条件：第一类：已知任意时刻物体边界上的温度值： ；wst第二类：已知任意时刻物体边界上的热流密度： ；sq第三类：已知边界周围物体的温度 和表面传热 系数 ，fth即 ；fsthntq2.1 平壁稳态导热1）第一类边界条件：1、
2、温度分布： ；xttw212、热流密度： ；2121wwttq3、热流量： ；21wtAq4、多层平壁热流密度： ；niwt12）第三类边界条件：1、热流密度： ；21htqff2、多层平壁热流密度： 21htniff2.2 圆筒壁稳态导热1）第一类边界条件：1、温度分布： ；121lndttww2、热流密度： ；12ltql3、热流量： ；12lndtlw4、多层圆筒热流密度： ；niwnltq1122）第三类边界条件：1、热流密度： ；2121lndhdhtqffl 22、多层圆筒热流密度： 21112lndhdhtqniiffl 2.3 临界热绝缘直径单位管长总热阻： 21121lnln
3、xtl isxddRhh2dinscx时，有散 热作用；2c时，有保温作用；2dc2.4 肋片传热1、温度分布： ，mlchxtf0AhU2、肋端温度（过余温度）： ；lctf103、肋片表面散热量： mlthAU04、肋片效率： 1000 lttlft 等截面直肋散热影响因素增大 t表面 换热系数 h 肋厚 肋高 l 肋的导热系数 5、界面接触热阻： BActR2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： 。当 时， 过余温度随时2aFo0.2o间线性变化，瞬态温度变化进行正常情况阶段。毕渥准则： ，数值大小直接影响物体内温度分hBi布情况。当 ,意味着对流换热热阻趋于 0
4、，壁表面温Bi度几乎从开始立即达到流体温度；当 ,意味着物体导热热阻趋于 0，温度分布0Bi应超于均匀一致。Bi 准则越小，内部温度越趋于一致。当Bi0.3，无环 流，可按/无限空间计算；两壁温差和高度都很小，使 Gr1700 后出现蜂窝状分布的环流；Gr=50000 后呈现无序的紊流。(3)倾斜夹层可作为判断自由流动影响程度的准则，体现了浮2/ReGr升力与惯性力的相对大小。一般，当 0.1时，则 不能忽略自然对流的影响；当10 时，则可按纯自然对流处理。第 7 章 凝结与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（ ）；180Re3c紊流膜状凝结换热（ ）；c7.1 凝结换热膜状
5、凝结：能很好地润湿壁面。珠状凝结：传热在蒸气与液珠表面及蒸气与裸露的冷壁间进行。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 Re1800 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。71）垂直壁层流膜状凝结 41324wsxtrgh理论平均传热系数： 413294.0wsv
6、tlrgh修正平均传热系数：41321.wsvtlr凝结准则：3123ghCortludwsmec4R垂直管： ；31Re76.cCo水平管： ；315.c凝结准则 为无量纲数群，也称为修正 准则，其大CoNu小反映凝结换热的强弱。2）垂直壁层紊流膜状凝结 253RePr58707.0.cCo3）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： 413275.0wsdtrgh31Re5.cCo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。，当 时， ，故横管传热系507.lhvH50dl2vHh数比竖管要大，
7、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： min2svTRrt15.03.2.pth8第 8 章 辐射传热8.1 热辐射基本概念吸收、反射和透射： G1单色辐射： 1黑体： ；白体 ；透明体：1把波长在 0.1100 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。凡温度大于的物
8、体都会发射热射线。黑体：全吸收；白体：全反射；K0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 ，也称定向辐射强 度。LsrmW2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，W/。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 ，与绝对温度四次方成正比，4TEb。4281067.5KmWb设表面为漫辐射表面，则定向辐射强度与方向无关。在与法线成 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
9、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bE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， 则辐射性质与方向、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 bEmWeCETb2512维恩位移定律： K6.897max8.3 斯蒂芬-波尔兹曼定律 44010TCdxEbb黑体辐射常数： 42867.5KmWb黑体辐射系数： 42.Cb8.4 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：9；nII21兰贝特定律表述 2，即余弦定律： coscosnnEIIE漫辐射表面， 辐 射力是任
10、意方向辐射强度的 倍。I 8.5 基尔霍夫定律实际物体的辐射力与同等温度下黑体的辐射力之比称为该物体的发射率（或黑度）。即 4410TCEbb00dEbbb灰体是指物体单色辐射能力与同温度黑体单色辐射力随波长的变化曲线相似，或单色发射率不随波长变 化的物体。 T,在热平衡条件下，表面单色定向发射率等于它的 单色定向吸收率。第 9 章 辐射换热计算9.1 角系数：角系数：有两个表面，编号为 1 和 2，其间充满透明介质，则表面 1 对表面 2 的角系数 是表面 1 直接投射到2,1X表面 2 上的能量，占表面 1 辐射能量的百分比。角系数应用的限制条件，即漫射面、等温、物性均匀。角系数的性质：1
11、）互换性： ；,ijjiAX2）完整性： ninjji ,3211, 3）分解性： 2,12,12,1baXAXA三表面封闭系统： 123,2ll无限长表面角系数： 1,21A2Xab交 叉 线 之 和 不 交 叉 线 之 和 c+d-表 面 的 断 面 长 度9.2 灰体面间的辐射传热投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能，记为 。G有效辐射：单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射 。包括了自身的发射辐射 和反射辐射JE。G有效辐射： GEJbb110RJEAbb1称为表面 A 的辐射热阻，又称表面 热阻，表面R发射率越大，表面热阻越小，黑表面表面热阻为 0。组成封闭腔两
12、灰体表面辐射换热计算： 212112AXAEb平行无限大灰体表面辐射换热计算： 1212bE空腔与内包壁面表面辐射换热计算： 1122AEb且 值较大，上式化简为：12 2121bEA9.3 气体辐射1）气体辐射的特点：（1）气体辐射和吸收具有明显的选择性；（2）气体辐射和吸收在整个容器中进行，强度逐 渐减弱。2）气体吸收定律气体吸收定律也叫布格尔定律，即： sKseI0,气体吸收与气体性质、压力、温度及射线波长有关。负号表明辐射强度随气体层厚度增加而减弱。单色辐 射强度穿过气体层时按指数规律减弱。太阳辐射能 99%集中在 0.2-3m 范围内。通常希望在3m 以下太阳辐射的单色吸收比尽量大，3m 以上的则尽量小。普通玻璃可透过 3m 以下射线，3m 以上的长波基本不透过， “温室效应”。3）气体的发射率和吸收率气体的发射率是表面的辐射特性，吸收率是容积 的辐射特性。（1）气体单色吸收率和发射率： psKe（2）气体的吸收率 g气体辐射具有选择性，不能当灰体对待。影响气体发射率的因素：气体温度；射线平均行程与气体分压的乘积；气体分压与气体所处的总压。第 10 章 传热和换热器对数平均温差： ttmln能效 ：换热器的实际传热量与最大可能的传热量之比，反映了换热器“冷热流体进口温度差”的利用率。
