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
辐射传热的控制



一、控制物体表面间辐射传热的方法

在一定冷、热表面温度下控制表面间辐射传热的方法,可以从计算辐射传热的网络法得到启示:控制表面热阻以及空间热阻。

1、控制表面热阻

根据表面热阻的定义,改变表面热阻可以通过改变表面积A或改变发射率来实现。而表面积一般由其他条件确定,所以控制表面发射率是一个有效的方法。首先应当改变对换热量影响最大的那个表面的发射率。

当物体的辐射传热涉及温度较低的红外辐射与太阳辐射时,需从控制红外辐射的发射率与对太阳辐射吸收的吸收比同时入手。

2、控制表面的空间热阻

根据空间热阻的定义,改变空间热阻可以通过改变表面积A或改变辐射角系数来实现。而表面积一般由其他条件确定,所以调整物体的辐射角系数是一个有效的方法。

为了削弱两个表面间的辐射传热,采用遮热板是一种非常有效的方法,它能使两种辐射热阻同时得到大幅度的增加

二、遮热板的原理及其应用

1、遮热板削弱辐射传热的原理

所谓遮热板,是指插入两个辐射换热表面之间以削弱辐射换热的薄板,其实插入遮热板相当于降低了表面发射率。

为了说明遮热板的工作原理,我们来分析在平行平板之间插入一块薄金属板所引起的辐射传热的变化:

辐射表面和金属板的温度、吸收比如图所示。为讨论方便,设平板和金属薄板都是灰体


可见,与没有遮热板时相比,辐射传热量减小了一半。在两块发射率相同的平行平板间加入n块发射率相同的遮热板,其辐射传热量将减小为原来的1/n+1;所加遮热板的黑度越小,遮热板块数越多,遮热效果越明显。

2、遮热板的应用

(1)汽轮机中用于减少内、外套管间辐射传热;(2)应用于储存液态气体的低温容器;(3)用于超级隔热油管;(4)用于提高温度测量的准确度。