传热导热08.ppt
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1、材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学
2、材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学
3、传热学是一门研究热量传递规律的科学。凡传热学是一门研究热量传递规律的科学。凡是有是有温度差温度差的地方,的地方,热量就会自发地由高温热量就会自发地由高温物体向低温物体传递物体向低温物体传递。由于自然界和生产过。由于自然界和生产过程中温度差是到处存在的,因此,热量传递程中温度差是到处存在的,因此,热量传递是一种普遍的现象。是一种普遍的现象。本章主要介绍热量传递的本章主要介绍热量传递的基本规律、基本定基本规律、基本定律、传热量的计算、改善热量传递的有关途律、传热量的计算、改善热量传递的有关途径径。材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringf
4、undamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学内容内容导热导热对流换热对流换热辐射换热辐射换热综合传热综合传热掌握掌握材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学1 1、传热过程在工业生产中的应用传热过程在工业生产中的应用加热或冷却换热 保温 强化传热过程 削弱传热过程 2.1 2.1 热传递的基本知识热传递的基本知识材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materia
5、ls engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学2 2、传热的三种基本方式传热的三种基本方式 (1)(1)热传导:热传导:热量从物体内温度较高的部分传递到热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分温度较低的部分,或传递到与之接触的另一物体的或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导,又称导热。过程称为热传导,又称导热。它是依靠物质的分子、原子或者自由电子等微粒的它是依靠物质的分子、原子或者自由电子等微粒的热运动来传递热量的。热运动来传递热量的。特点特点:没有物质的宏观位移没有物质的宏观位移气体气体 分子做不规则
6、热运动时相互碰撞的结果分子做不规则热运动时相互碰撞的结果固体固体 导电体:自由电子在晶格间的运动导电体:自由电子在晶格间的运动 非导电体:通过晶格结构的振动来实现的非导电体:通过晶格结构的振动来实现的液体液体 机理复杂机理复杂材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering
7、 西南科技大学西南科技大学(2)(2)、热对流与对流换热:、热对流与对流换热:依靠流体的运动,把热量由一处传递到另一处的依靠流体的运动,把热量由一处传递到另一处的现象,称为热对流。现象,称为热对流。热对流是由于流体各部分发生相对位移而引起的热对流是由于流体各部分发生相对位移而引起的能量传递,同时还包括流体各部分之间的导热。能量传递,同时还包括流体各部分之间的导热。工程上所遇到的不是纯粹的流体内部的热对流,工程上所遇到的不是纯粹的流体内部的热对流,而是而是流体与固体流体与固体壁直接接触时的换热过程,即壁直接接触时的换热过程,即对流换热对流换热,它是,它是对流和导热两种方式的联合对流和导热两种方式
8、的联合作用的结果作用的结果。2 2、传热的三种基本方式传热的三种基本方式 材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学(3)(3)、热辐射和辐射换热:、热辐射和辐射换热:物体以电磁波方式向外传播热量的过程称物体以电磁波方式向外传播热量的过程称热
9、辐射热辐射。被传递的热量称为被传递的热量称为辐射热辐射热。高温物体向低温物体辐射的能量高温物体向低温物体辐射的能量大于大于低温物体向高低温物体向高温物体辐射的能量,总的结果是热量由高温物体传温物体辐射的能量,总的结果是热量由高温物体传向低温物体向低温物体。这种相互不接触的物体表面之间,或物体表面与这种相互不接触的物体表面之间,或物体表面与周围气体之间发生的相互辐射进行热量交换的现周围气体之间发生的相互辐射进行热量交换的现象,称象,称辐射换热辐射换热。2 2、传热的三种基本方式传热的三种基本方式 材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineering
10、fundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学说明说明以上三种热传递的基本方式,在实以上三种热传递的基本方式,在实际热量传递过程中,往往不是单独际热量传递过程中,往往不是单独进行的,常常是一种形式伴随着另进行的,常常是一种形式伴随着另一形式而同时出现。是三种基本方一形式而同时出现。是三种基本方式的复杂组合。式的复杂组合。材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学2.2 2.2 导导 热
11、热1 1、导热的基本概念及定律:、导热的基本概念及定律:主要介绍导热的主要介绍导热的基本概念、基本定律、导热量基本概念、基本定律、导热量的计算的计算(平壁、筒壁、球壁平壁、筒壁、球壁)(1)(1)温度场:在某一瞬间,物体内部所有各点温温度场:在某一瞬间,物体内部所有各点温度的分布情况。度的分布情况。温度场内各点的温度有可能各不相同,某一温度场内各点的温度有可能各不相同,某一给定点的温度也可能随着时间的延续而发生给定点的温度也可能随着时间的延续而发生变化。所以,温度场内的温度是变化。所以,温度场内的温度是空间和时间空间和时间的函数。的函数。材料工程基础材料工程基础 fundamentals of
12、 materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学温度场表示为温度场表示为上式的温度上式的温度t t不仅与坐标不仅与坐标x x、t t、z z有关,而且和时间有关,而且和时间t t有关,即:有关,即:这样的温度场这样的温度场 不稳定温度场不稳定温度场分两种:分两种:加热加热冷却冷却1 1、导热的基本概念及定律:、导热的基本概念及定律:材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineeri
13、ng 西南科技大学西南科技大学当:当:即温度不随时间而变化,称即温度不随时间而变化,称稳定稳定温度场。温度场。分三种:分三种:三维三维二维二维一维一维重点研究一维稳定温度场重点研究一维稳定温度场1 1、导热的基本概念及定律:、导热的基本概念及定律:材料工程基础材料工程基础 fundamentals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学(2)(2)等温面和等温线:等温面和等温线:同一时刻,温度场中所有温度相同的点连接所构同一时刻,温度场中所有温度相同的点连接所构成的面,称成的面,称等温
14、面等温面。不同的等温面与同一平面相。不同的等温面与同一平面相交,则在此平面上构成一簇线,称交,则在此平面上构成一簇线,称等温线等温线。等温面可以是平面,也可以是曲面等温面可以是平面,也可以是曲面。等温线同等温线同样可以是直线或曲线。样可以是直线或曲线。结论结论两个不同温度的等温面或两条不同温度两个不同温度的等温面或两条不同温度的等温线绝不会彼此相交;的等温线绝不会彼此相交;温度面或等温线上无热量的传递;温度面或等温线上无热量的传递;物体内温度场常用等温面或等温线表示物体内温度场常用等温面或等温线表示1 1、导热的基本概念及定律:、导热的基本概念及定律:材料工程基础材料工程基础 fundamen
15、tals of materials engineeringfundamentals of materials engineering 西南科技大学西南科技大学(3)(3)温度梯度:温度梯度:自等温面上的某点出发,沿不同方自等温面上的某点出发,沿不同方向到达另一等温面,向到达另一等温面,将发现单位距将发现单位距离温度变化离温度变化,即,即温度的变化率温度的变化率,具具有不同的数值。有不同的数值。自等温面上某点到达另一个等温面,以该点法线自等温面上某点到达另一个等温面,以该点法线方向的温度变化率为最大。方向的温度变化率为最大。以该点法线方向为方以该点法线方向为方向,数值也正好等于这个最大温度变化率
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