传热学

李志国

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 传热学的研究内容
    • 1.2 热能传递的三种基本方式
    • 1.3 传热过程和传热系数
  • 2 稳态热传导
    • 2.1 导热基本定律
    • 2.2 导热问题的数学描写
    • 2.3 典型一维稳态导热问题的分析解
    • 2.4 通过肋片的导热
    • 2.5 具有内热源的一维导热问题
    • 2.6 多维稳态导热的求解
  • 3 非稳态热传导
    • 3.1 非稳态导热的基本概念
    • 3.2 集中参数法
    • 3.3 典型一维物体非稳态导热的分析解
    • 3.4 半无限大物体的非稳态导热
    • 3.5 多维非稳态导热分析解
  • 4 热传导问题的数值解法
    • 4.1 导热问题数值求解的基本原理
    • 4.2 内节点离散方程的建立
    • 4.3 边界节点离散方程的建立及代数方程的求解
    • 4.4 非稳态导热问题的数值解法
  • 5 对流传热的理论基础与实验研究基础
    • 5.1 对流传热概述
    • 5.2 对流传热问题的数学描写
    • 5.3 边界层型对流传热问题的数学描写
    • 5.4 流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论
    • 5.5 相似原理与量纲分析
    • 5.6 相似原理的应用
  • 6 单向对流传热的实验关联式
    • 6.1 内部强制对流传热的实验关联式
    • 6.2 外部强制对流的实验关联式
    • 6.3 自然对流的实验关联式
    • 6.4 强化单相对流传热的技术、机理及性能评价
  • 7 相变对流传热
    • 7.1 凝结传热的模式
    • 7.2 膜状凝结分析解
    • 7.3 膜状凝结的影响因素及其传热强化
    • 7.4 沸腾传热的模式
    • 7.5 大容器沸腾传热的实验关联式
    • 7.6 沸腾传热的影响因素及其强化
  • 8 热辐射基本定律
    • 8.1 热辐射现象的基本概念
    • 8.2 黑体辐射的基本定律
    • 8.3 固体和液体的辐射特性
    • 8.4 气体的辐射特性及计算
    • 8.5 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系
    • 8.6 太阳与环境辐射
  • 9 辐射传热的计算
    • 9.1 辐射传热的角系数
    • 9.2 两表面封闭系统的辐射传热
    • 9.3 多表面系统的辐射传热
    • 9.4 辐射传热的控制
  • 10 换热器的热计算
    • 10.1 传热过程的分析和计算
    • 10.2 换热器的类型
    • 10.3 换热器传热过程的平均温差
    • 10.4 间壁式换热器的热设计
多表面系统的辐射传热


一、两表面换热系统的辐射网络

据有效辐射的计算式 

      

        


又据两个表面的净换热量为


   

 由此得到

 

 

利用上述两个单元格电路,可以容易地画出组成封闭系统的两个灰体表面间辐射传热的等效网络,如图所示根据等效网络,可以立即写出换热量计算式

这种把辐射热阻比拟成等效的电阻从而通过等校的网络图来求解辐射传热的方法成为辐射传热的网络法。

二、多表面封闭系统网络法求解的实施步骤

应用网络法求解多表面封闭系统辐射传热问题的步骤:

(1)画出等效的网络图

(2)列出节点的电流方程

(3)求解上述代数方程得出节点电势

(4)按公式              确定每一个表面的净辐射传热量

 

三、三表面封闭系统的两种特殊情形

有一个表面为黑体。黑体的表面热阻为零。

有一个表面绝热,即该表面的净传热量为零。

辐射传热系统中,表面温度未定而净辐射传热量为零的表面称为重辐射面。对于三表面系统,当有一个表面为重辐射面时,其余两个表面间的净辐射传热量可方便由上面C图写出,为


                             


             

四、多表面封闭系统辐射传热计算的几点说明

1、辐射传热计算的前提条件

封闭腔模型;

稳态换热;

所有表面不透明,但表面被热透介质隔开;

表面具有漫灰性质;

每一表面的有效辐射是均匀的,即温度均匀、表面发射性质均匀、投入辐射均匀;

不计对流换热。

2、适合计算机求解的有效辐射计算表达式

封闭腔中每一个表面净辐射传量计算的关键是要获得该表面的有效辐射,有效辐射知道后可利用9-18式确定其辐射传热量。辐射传热网络法为有效辐射计算方程的建立提供了简易的方法,但这是隐式,不适宜迭代法求解。在通过计算机求解时要将每个表面的有效辐射表达成易于迭代求解的显函数形式。

对于N个非凹的漫灰表面组成的封闭腔,对任意表面i有

由角系数的相对性,有

 

3、计算表面数的划分以热边界条件为依据

对于多表面系统的问题,表面的划分应以热边界条件为主要依据。