1.2 热量传递.ppt

第一篇第一篇 热热 环环 境境1 热量传递的基本方式传热方式传热方式：是指热量从一处传至另一处所采是指热量从一处传至另一处所采取的方式和方法取的方式和方法。据传热的基理不同分为三种即据传热的基理不同分为三种即：（1 1）导热传热导热传热 （2 2）对流传热对流传热 （3 3）辐射传热辐射传热2n三种传热方式在生活中的体现n烧水的热传递过程；“开水不响，响水不开”的原因。3n传导（Conduction）：是固体内部或固体接触时热转移的方式。n对流（Convection）：是流体内部或流体间的热转移方式。n辐射（Radiation）：是不接触物体间的热转移的方式。4 导热(热传导)t2=15 A.导热概念：导热概念：由于温度不同引起物体由于温度不同引起物体微观粒子（分子、原子、微观粒子（分子、原子、电子等）的热运动不同，电子等）的热运动不同，从而产生热量转热的现从而产生热量转热的现象。象。B.导热基理：导热基理：靠微观粒热运动来传递靠微观粒热运动来传递;但对于但对于气、液、固体又有所不同。气、液、固体又有所不同。t1=30 5气体：气体：气体：气体：分子原子不规则分子原子不规则分子原子不规则分子原子不规则热运动而相互碰撞。热运动而相互碰撞。热运动而相互碰撞。热运动而相互碰撞。固体：固体：固体：固体：导电固体是靠自导电固体是靠自导电固体是靠自导电固体是靠自由运动电子相互作用，由运动电子相互作用，由运动电子相互作用，由运动电子相互作用，非导电固体是靠晶格结非导电固体是靠晶格结非导电固体是靠晶格结非导电固体是靠晶格结构的振动（原子分子在构的振动（原子分子在构的振动（原子分子在构的振动（原子分子在其平衡位置振动），弹其平衡位置振动），弹其平衡位置振动），弹其平衡位置振动），弹性波传递。性波传递。性波传递。性波传递。液体：液体：液体：液体：间于气体与非间于气体与非间于气体与非间于气体与非导电固体之间，以弹导电固体之间，以弹导电固体之间，以弹导电固体之间，以弹性波作用为主，而以性波作用为主，而以性波作用为主，而以性波作用为主，而以分子热运动碰撞为辅。分子热运动碰撞为辅。分子热运动碰撞为辅。分子热运动碰撞为辅。6C.导热计算n通过密实平板（金属或墙体）的导热计算t1=30 t2=15 7n表述为：通过平板的热量Q与平板面积F、时间、两表面温差(t1-t2)成正比，与厚度d成反比;还与平板材料有关，反映在系数上。n材料的导热系数：征材料的导热能力，也表征材料阻止热量通过的能力。单位是J/sm或w/m n热流密度q：单位时间单位面积流过平板的热量称为。单位是J/（sm2）或w/m28n导热热阻R：其中其中R=R=d/d/，称为平板的，称为平板的导热热阻导热热阻，表示，表示厚度为厚度为d d的平板阻止热流通过的能力。单位的平板阻止热流通过的能力。单位为为m m2 2/w/w。9n关于导热系数的说明：A.表征材料的导热性能，是材料本身的物理属性。B.一般有：金属 非固 液 气 C.多孔材料的导热系数随其含湿量的增加而增加。D.导热系数0.25 w/m 的材料称为绝热材料。10 对流传热 对流：流体运动时，流体间有宏观相对位移的流动（即发生相对运动）。11A.A.对流分类：对流分类：自然对流：由于自然力造成流体热冷不均或密度不同而引起流体的相对运动（自然力）。高层建筑的抽吸作用，散热器的散热等。强制对流：流体的相对运动由人工机械引起.风机通风，水泵加压。12对流及对流传热说明13自然通风在建筑中的应用Castozza别墅群（Castozza Villas)，意大利维琴察市附近。帕拉第奥1415英国剑桥爱澳尼卡1617 B.对流传热：温度不同的流体有宏观相对位移（即发生相对运动）时，依靠流体微团的相互渗合，把热量从一处转移到另一处的现象。n传热基理：依靠流体微团的相互渗合。18C.对流换热：流体流过固体表面，与固体间进行的传热。n边界层：层流紊流1920对流换热特点：对流传热与导热同时产生。D.对流换热计算对流换热系数对流换热系数c c:表示对流换表示对流换热能力；单位：热能力；单位：w/w/（m m2 2）21对流换热热流qc：表示单位面积单位时间内通过的对流换热量；单位：w/m2对流换热热阻Rc：单位为:m2/w22 影响对流换热的因素：（1）流速（2）位置（3）温差（4 4）材料）材料（5 5）边界层）边界层（6 6）是否有相变）是否有相变对平壁表面，当空气与表面温对平壁表面，当空气与表面温度一定时，表面对流换热量主度一定时，表面对流换热量主要取决于其要取决于其“边界层边界层”的状况。的状况。23关于关于cc的说明：的说明：a.a.表示换热过程的强弱，由多种因素决定，它表示换热过程的强弱，由多种因素决定，它不是物体的固有属性。不是物体的固有属性。b.b.同条件下同条件下,强制对流自然对流。强制对流自然对流。c.c.有相变无相变。有相变无相变。24 近似计算:强制对流 自然对流内表面内表面:c:c2.52.54.2V 4.2V 垂直面垂直面:外表面外表面:c:c2.52.54.2V(4.2V(冬冬)水平上水平上:cc5.05.03.6V(3.6V(夏夏)水平下水平下:25 辐射传热A.辐射传热辐射传热：物体依靠电磁波，把热量从一处传递到另一处的现象。260.8600称为红外线。0.440称为热射线，辐射称为热辐射。0.380.78称为可见光。3以上的辐射又称为长波辐射。3以下的辐射又称为短波辐射。电磁波谱：电磁波谱：从从1 1纳米到数公理。纳米到数公理。27 a.a.温度大于温度大于0 K0 K的物体均要向外辐射能量的物体均要向外辐射能量,同时也可以接受其他物体的辐射。b.b.在一般所遇到的物体的温度范围内，有实际意义的热辐射波长在波谱的0.381000 m之间，而且大部分能量位于红外线区段的0.7620m范围内。28 基理：依靠原子中电子振动和能级跃迁，以电磁波形式传播。辐射换热:指物系间以辐射传热的方式相互交换热量。辐射换热特点：a.伴有能量形式的转换。b.两物体辐射换热无需直接接触。29B.辐射的吸收、反射、透射反射率r=1称为白体。吸收率=1称为黑体。透射率=1称为透明体。303132 C.辐射本领单色辐射本领：物体单位面积在单位时间内辐射某一波长的能量，用E表示。辐射本领：物体单位面积单位时间辐射波长从0到+的全部能量，用E 表示。33D.黑体的辐射黑体辐射实验：黑体辐射实验：黑体辐射实验：黑体辐射实验：卢梅尔卢梅尔卢梅尔卢梅尔LummerLummerLummerLummer 1860 1860 1860 18601925192519251925 :（1）黑体要吸收外来所有波长的辐射。（2）黑体有向外发射所有波长的能力。（3）黒体辐射黒体辐射按波长的按波长的按波长的按波长的分布分布分布分布只与只与黑体黑体黑体黑体温度有关。温度有关。温度分别是温度分别是900K900K、1200K1200K、1500K1500K和和1800K1800K。34斯特藩-玻耳兹曼定律：(Stefan-Boltzmannlaw)黑体的辐射能力（即图黑体的辐射能力（即图黑体的辐射能力（即图黑体的辐射能力（即图中曲线与横坐标轴所围中曲线与横坐标轴所围中曲线与横坐标轴所围中曲线与横坐标轴所围的面积）与黑体的热力的面积）与黑体的热力的面积）与黑体的热力的面积）与黑体的热力学温度的四次方成正比，学温度的四次方成正比，学温度的四次方成正比，学温度的四次方成正比，即即即即 E=C*E=C*T T4 435我们的要求我们的要求：黑体辐射力Eb与黑体温度的4次方成正。Cb=5.68w/(m2.k4)斯蒂芬斯蒂芬波尔兹曼定律波尔兹曼定律36E.E.实际物体的辐射实际物体的辐射 灰体：辐射光谱图与黑体辐射光谱图近似，辐射本领与同温度下黑体的辐射本领之比为一近似常数。任何实际物体的辐射本领总是小于同温度下黑体的辐射本领。37 灰体的辐射本领:C 称为灰体的辐射系数，表征灰体向外辐射能力的大小,T为灰体的绝对温度。令:称为灰体的黑度;表示接近同温黑体辐射的程度。灰体的定义是为了方便大多实际物体的计算而定义的。38 选择性辐射体:辐射致冷：大气窗：39F.F.辐射换热计算辐射换热计算（1）黑体辐射换热计算：4041（2 2）灰体间辐射换热）灰体间辐射换热4243q qr r辐射换热强度辐射换热强度，表示单位面积单，表示单位面积单位时间内辐射换热量。单位：位时间内辐射换热量。单位：w/mw/m2 2影响辐射换热因素有：物体表面温度，表面发射率（黑度），相互视角。44