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
传热过程和传热系数



一、传热过程

1、概念 

  热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程称传热过程。 

一般包括串联的三个环节: 

① 热流体 → 壁面高温侧; 

② 壁面高温侧 → 壁面低温侧; 

③ 壁面低温侧 → 冷流体。 

稳态过程通过串联环节的热流量相同。

       

2、传热方程式

针对稳态的传热过程,即 Q=const 

  如图 1- 4 ,其传热环节有三种情况,则其热流量的表达式如下: 

将式(a)、(b)、(c)改写成温差的形式,相加,整理可得:

 


3、传热系数


是指用来表征传热过程强烈程度的指标。数值上等于冷热流体间温差 1度,传热面积 1平方米时热流量的值。 

  K 值越大,则传热过程越强,反之,则弱。其大小受较多的因素的影响: 

 ①参与传热过程的两种流体的种类; 

 ②传热过程是否有相变

说明:若流体与壁面间有辐射换热现象,上述计算未考虑之。要计算辐射换热,则:表面传热系数应取复合换热表面传热系数,包含由辐射换热折算出来的表面传热系数在内。

二、传热热阻

传热系数的表达式揭示了传热系数的构成,即它等于组成传热过程诸环节的    、    及    之和的倒数。如果对传热系数表达式取倒数,还可理解得更深刻些。此时



由此可见:传热过程热阻是由各构成环节的热阻组成。 

串联热阻叠加原则:在一个串联的热量传递过程中,如果通过各个环节的热流量都相等,则串联热量传递过程的总热阻等于各串联环节热阻之和。