传热过程总结分解.pptx

一、基本概念一、基本概念导热系数导热系数 ,导温系数导温系数 及其物理意义，及其物理意义，时间常数时间常数 及其物理意义，及其物理意义，及其及其物理意义，导热热阻物理意义，导热热阻 ，换热热阻，换热热阻 导热小结导热小结 二、基本定律二、基本定律 傅立叶定律 能量守恒定律 导热微分方程 牛顿冷却定律导热小结导热小结1、给出导热微分方程（控制方程）简化导热小结导热小结三三、求解导热问题的一般方法步骤、求解导热问题的一般方法步骤2、给出定解条件3、求解数学模型，得到温度分布4、应用傅立叶定律，求导热量5、结果的分析和讨论或根据 推导控制方程四、主要典型的导热问题四、主要典型的导热问题一、基本概念一、基本概念 速度边界层、热边界层及其厚度；层流、紊流及传热机理；速度边界层、热边界层及其厚度；层流、紊流及传热机理；ReRe、PrPr、GrGr、NuNu的定义式及其物理意义；定性温度、特征尺寸的定义式及其物理意义；定性温度、特征尺寸 二、基本定律二、基本定律 牛顿冷却定律牛顿冷却定律 能量守恒定律能量守恒定律 换热方程式换热方程式三、确定三、确定h的方法的方法1、理论分析法、理论分析法 （1）建立微分方程组求解建立微分方程组求解 （2）建立积分方程组求解建立积分方程组求解2、热量和动量传递间的比拟法、热量和动量传递间的比拟法3、数值解法、数值解法4、实验法、实验法对流换热对流换热 小结小结四、单相对流换热现象四、单相对流换热现象定性上定性上熟练掌握熟练掌握对流换热机理及其影响因素，边界层对流换热机理及其影响因素，边界层概念及其应用，以及在相似理论指导下的实验研究方法，提出概念及其应用，以及在相似理论指导下的实验研究方法，提出针对具体换热过程的强化传热措施。针对具体换热过程的强化传热措施。五、五、要求要求 定量上定量上能正确选用关联式计算能正确选用关联式计算h和换热量等。和换热量等。定性上应掌握：传热过程的热阻分析方法；综合传热问题的分析方法；传热过程强化与削弱的原则与措施。传热过程及换热器传热过程及换热器 传热过程的分析与计算传热系数的计算；对数平均温差的计算；间壁式换热器的设计计算。定量上应熟练掌握例题例题 已知已知 热水进口温度热水进口温度300，出口温度，出口温度210；冷水进口温度；冷水进口温度100，出口温度出口温度200，试计算顺流布置和逆流布置时换热器的对数平均温差。，试计算顺流布置和逆流布置时换热器的对数平均温差。顺流顺流逆流逆流例题例题 已知已知 比热容为比热容为2.09 kJ/(kg.K)的热油流过一套管换热器，质量流量的热油流过一套管换热器，质量流量为为0.63 kg/s，进出口温度分别为，进出口温度分别为193和和65；比热容为；比热容为1.67 kJ/(kg.K)的的冷油的质量流量为冷油的质量流量为1.0 kg/s，出口温度为，出口温度为149。冷热油间的传热系数为冷热油间的传热系数为700 w/(m2.K)。求（求（1）冷油的入口温度（）冷油的入口温度（2）传热量（）传热量（3）平均温差（）平均温差（4）需要的传热面积）需要的传热面积 （5）、NTU逆流逆流用冷却水冷却变压器油的冷油器，实验测得其总传热系数用冷却水冷却变压器油的冷油器，实验测得其总传热系数k如如附图所示。试问：附图所示。试问：（1）该换热器的热阻主要在哪一侧？）该换热器的热阻主要在哪一侧？（2）如两种流体的流速差不多，你认为介质甲是水还是油，）如两种流体的流速差不多，你认为介质甲是水还是油，为什么？为什么？用用铝铝制制的的水水壶壶烧烧开开水水时时，尽尽管管炉炉火火很很旺旺，但但水水壶壶仍仍安安然然无无恙恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。请解释这一现象。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。请解释这一现象。答：用铝制的水壶烧开水，水答：用铝制的水壶烧开水，水壶底部与水进行对流传热。壶底部与水进行对流传热。而一旦壶内的水烧干后，水壶而一旦壶内的水烧干后，水壶底部与空气进行对流传热。因底部与空气进行对流传热。因为空气的对流传热系数比水小为空气的对流传热系数比水小得多，所以对流传热量小，水得多，所以对流传热量小，水壶从火焰得到的热量传递出去壶从火焰得到的热量传递出去的少，水壶的热力学能增加而的少，水壶的热力学能增加而导致温度升高，当温度高于水导致温度升高，当温度高于水壶的熔点，很快就被烧坏。壶的熔点，很快就被烧坏。热水在两根相同的管道内以相同的流速流动，管外分别采用空热水在两根相同的管道内以相同的流速流动，管外分别采用空气冷却和水冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水气冷却和水冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。问水垢的产生对哪一根管道的传热系数影响大？为什么？垢。问水垢的产生对哪一根管道的传热系数影响大？为什么？在野外工作时常用纸制容器煮水，试分析为什么纸制容器能在野外工作时常用纸制容器煮水，试分析为什么纸制容器能耐火？分析纸的温度接近于火焰的温度还是水的温度？耐火？分析纸的温度接近于火焰的温度还是水的温度？（提示：（提示：纸的耐热温度可达纸的耐热温度可达200，），）14 应掌握的例题应掌握的例题第第1章：全部章：全部第第2章：章：2-1第第3章：章：3-1 3-8 导热导热第第4章：章：4-1 4-3第第5章：章：5-1 5-4，5-7 对流传热对流传热第第6章：章：6-1 6-5 6-6 6-7 6-9 辐射传热辐射传热第第7章：章：7-1 7-4（前），（前），7-6 7-715应掌握的应掌握的课后思考题课后思考题第第1章：全部章：全部第第2章：全部章：全部第第3章：全部章：全部 第第4章：全部章：全部第第5章：章：1 26第第6章：全部章：全部第第7章：全部章：全部传热学传热学教学大纲教学大纲 导热导热 掌握傅里叶定律、导热系数和热扩散率的物理意义；理解直掌握傅里叶定律、导热系数和热扩散率的物理意义；理解直角坐标系下导热微分方程的推导方法及其定解条件；能用傅角坐标系下导热微分方程的推导方法及其定解条件；能用傅里叶定律或导热微分方程式求解一维稳态导热问题；了解隔里叶定律或导热微分方程式求解一维稳态导热问题；了解隔热油管的结构和原理；理解热阻的概念以及用热阻分析方法热油管的结构和原理；理解热阻的概念以及用热阻分析方法在多层壁导热计算中的应用；在多层壁导热计算中的应用；了解非稳态导热过程的特点；了解非稳态导热过程的特点；能用集总参数法求解和分析非稳态导热问题；能用集总参数法求解和分析非稳态导热问题；了解井筒周围了解井筒周围地层内的导热过程；了解半无限大物体内的非稳态导热过程。地层内的导热过程；了解半无限大物体内的非稳态导热过程。重点难点：重点难点：导热的基本定律，物质的导热特性，导热微分方导热的基本定律，物质的导热特性，导热微分方程；平壁和圆筒壁一维稳态导热的计算；集总参数法；导热程；平壁和圆筒壁一维稳态导热的计算；集总参数法；导热数学模型的建立及求解数学模型的建立及求解 对流换热 了解对流换热的类型；理解热边界层的概念；掌握牛顿冷却公式；了解描写常物性流体对流换热的微分方程组及其定解条件；了解用微分相似法确定对流换热准则式的方法，掌握几个准则方程的公式及物理意义；能够较为熟练地选用合适的经验关系式对常见的几类对流换热问题进行计算；了解无限大空间自然对流换热的形成机理及其热点。重点难点：重点难点：重点难点：重点难点：对流传热问题的数学描述，边界层理论，对流传对流传热问题的数学描述，边界层理论，对流传对流传热问题的数学描述，边界层理论，对流传对流传热问题的数学描述，边界层理论，对流传热问题的实验研究，对流传热实验关联式的应用热问题的实验研究，对流传热实验关联式的应用热问题的实验研究，对流传热实验关联式的应用热问题的实验研究，对流传热实验关联式的应用辐射换热辐射换热 掌握辐射换热的基本概念以及黑体、漫射体、灰体、吸收掌握辐射换热的基本概念以及黑体、漫射体、灰体、吸收比、反射比、透射比、投射辐射、有效辐射、角系数等基本比、反射比、透射比、投射辐射、有效辐射、角系数等基本概念；掌握斯蒂芬概念；掌握斯蒂芬波尔兹曼定律及基尔霍夫定律；掌握角波尔兹曼定律及基尔霍夫定律；掌握角系数的性质以及能用代数法计算常见几何结构的角系数；能系数的性质以及能用代数法计算常见几何结构的角系数；能熟练掌握二个灰体表面组成的封闭空腔中每个表面的净辐射熟练掌握二个灰体表面组成的封闭空腔中每个表面的净辐射量及辐射换热量的计算方法；量及辐射换热量的计算方法；了解三个灰体表面组成的封闭了解三个灰体表面组成的封闭空腔中每个表面的净辐射量及辐射换热量的计算方法；空腔中每个表面的净辐射量及辐射换热量的计算方法；掌握掌握遮热屏的作用以及计算方法。遮热屏的作用以及计算方法。重点难点重点难点重点难点重点难点：黑体辐射的规律，角系数，实际物体的辐射特性，黑体辐射的规律，角系数，实际物体的辐射特性，黑体辐射的规律，角系数，实际物体的辐射特性，黑体辐射的规律，角系数，实际物体的辐射特性，灰体间辐射传热的计算，遮热板灰体间辐射传热的计算，遮热板灰体间辐射传热的计算，遮热板灰体间辐射传热的计算，遮热板 传热过程及换热器传热过程及换热器 理解传热过程及传热系数；能用热阻概念进行传热过程的理解传热过程及传热系数；能用热阻概念进行传热过程的计算；计算；井筒内的传热过程的特点和处理方法；井筒内的传热过程的特点和处理方法；掌握强化和掌握强化和削弱热量传递过程的原理和技术手段；削弱热量传递过程的原理和技术手段；了解工程上常见换了解工程上常见换热器的类型；热器的类型；能用对数平均温差法对简单换热器进行设计能用对数平均温差法对简单换热器进行设计和校核。和校核。重点难点：重点难点：重点难点：重点难点：通过平壁与圆筒壁的传热过程，临界热绝缘直通过平壁与圆筒壁的传热过程，临界热绝缘直通过平壁与圆筒壁的传热过程，临界热绝缘直通过平壁与圆筒壁的传热过程，临界热绝缘直径，井筒内的传热过程，换热器热计算的基本方程，对数径，井筒内的传热过程，换热器热计算的基本方程，对数径，井筒内的传热过程，换热器热计算的基本方程，对数径，井筒内的传热过程，换热器热计算的基本方程，对数平均温差平均温差平均温差平均温差 一盛有热水的玻璃杯置于盛有冷水的盆中，冷水的表面大约在一盛有热水的玻璃杯置于盛有冷水的盆中，冷水的表面大约在热水高度的一半处。过一段时间后，取出杯子缓缓饮水，你会热水高度的一半处。过一段时间后，取出杯子缓缓饮水，你会感到上部的水和下部的水温度有明显差别。试解释这一现象，感到上部的水和下部的水温度有明显差别。试解释这一现象，此时杯中的水有无导热现象？有无剧烈的对流现象？此时杯中的水有无导热现象？有无剧烈的对流现象？为了把冷冻室的冻肉解冻，可以把冻肉放在空气中解冻，也可为了把冷冻室的冻肉解冻，可以把冻肉放在空气中解冻，也可以放在冷藏室里解冻。请从节能和解冻速度两个角度分析，这以放在冷藏室里解冻。请从节能和解冻速度两个角度分析，这两种解冻方法的优缺点。两种解冻方法的优缺点。在冬季，即使室内玻璃关得非常严密，假使你站在窗户边，仍在冬季，即使室内玻璃关得非常严密，假使你站在窗户边，仍会感到有冷风吹来，这是为什么？会感到有冷风吹来，这是为什么？1、两种几何尺寸完全相同的等截面直肋，在相同的对流环境两种几何尺寸完全相同的等截面直肋，在相同的对流环境中，沿肋高方向的温度分布曲线如图所示，试分析两种材料导中，沿肋高方向的温度分布曲线如图所示，试分析两种材料导热系数的大小和肋效率的高低。热系数的大小和肋效率的高低。2、几何尺寸完全相同的两等截面直肋片，材料相同，置于不几何尺寸完全相同的两等截面直肋片，材料相同，置于不同强度的对流环境中。若流体温度相同（均为同强度的对流环境中。若流体温度相同（均为tf），沿肋片高），沿肋片高度度x方向的温度分布如附图所示。试判断两种流体中哪一种的方向的温度分布如附图所示。试判断两种流体中哪一种的对流传热表面传热系数高？哪个肋效率高？对流传热表面传热系数高？哪个肋效率高？221 1、冰箱的冷凝器有外置式、内置式，哪一种效果好？、冰箱的冷凝器有外置式、内置式，哪一种效果好？232 2、外置式冷凝器的冰箱应怎样放置好？、外置式冷凝器的冰箱应怎样放置好？243 3、下图暖气片的改造是否合理？、下图暖气片的改造是否合理？252、其他条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲、其他条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷相比，哪个刷相比，哪个h大？大？3、在套管式油冷却器中，润滑油从管内流过，判断在、在套管式油冷却器中，润滑油从管内流过，判断在一般情况下，油在管内的换热属于哪种？一般情况下，油在管内的换热属于哪种？（a）管内层流，入口段）管内层流，入口段 （b）管内层流，充分发展段）管内层流，充分发展段（c）管内湍流，入口段）管内湍流，入口段 （d）管内湍流，充分发展段）管内湍流，充分发展段 1、在地球表面某实验室设计的自然对流换热实验，到、在地球表面某实验室设计的自然对流换热实验，到太空中是否仍然有效？为什么？太空中是否仍然有效？为什么？3 3、冬天，房顶上结霜的房屋地保暖性好？还是不结霜的好？、冬天，房顶上结霜的房屋地保暖性好？还是不结霜的好？思考讨论思考讨论:1、为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办、为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著，请分析原因。法，但发现效果并不显著，请分析原因。2、有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间做多、有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间做多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加肋片并将钢管换为铜管，请你评价冷却效果，采用管外加肋片并将钢管换为铜管，请你评价这一方案的合理性。这一方案的合理性。4、利用同一冰箱储存相同的物质时，问结霜的冰箱耗电量大、利用同一冰箱储存相同的物质时，问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？还是未结霜的冰箱耗电量大？27考试时间：2011年7月2日 14:3016:30考试携带：有效证件、计算器、笔 铅笔、直尺、橡皮考试地点：东廊101 28答疑：6月25日 上午 6月30日 上午 7月 1日 下午 地点：工科楼D423 预测考试题型：一、分析分析简答（约30分）二、计算 （约70分）