考研华科动力机械复试内燃机02第一章绪论123.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1-2,传热过程和传热系数,1-1,热量传递的三种基本方式,1-3,传热学发展简史,第一章 绪论,1.,满足或确定设备所应有的热传递速率；,(,设计计算,),2.,确保设备所要求的温度分布,t=f(x,y,z,),，,以满足该设备的技术要求,.(,校核计算,),一,、,传热学的研究对象,二、实际传热问题分为两类,三,、,传热学的研究目的,1,增强传热、,2,削弱传热。,定义：,研究热量传递规律的科学。,绪论,物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热,或称热传导,),。,2.,热对流,(thermal convection),：,1.,热传导,(heat conduction),：,定义：,指流体微团宏观运动,从而流体各部分之间发生相对位移,冷,、,热流体相互掺混所引起的热量传递过程。,定义：,物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。,当物体的温度高于绝对温度时，物体由于具有一定温度而向外放射辐射能，辐射能通过电磁波向外传播。,3.,热辐射,(thermal radiation),：,定义：,1-1,热量传递的三种基本方式,物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递,称为导热,(,或称,热传导,),。,1),定义：,2),特点：,1,、,导 热,(1),导热依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动物体之间不发生宏观相对位移,(2),导热是物质的固有本质，在气体、液体和固体中存在,3),导热应用背景介绍,墙壁的散热,空心砖可以更有效的保持室温,3),导热应用背景介绍,激光加工过程,激光手术,导热应用背景介绍,工业上的导热应用,激光加工过程,傅立叶（,J.B.J.Fourier,）,、毕渥（,J.B.,Biot,）、兰贝特（,J.H.Lambert,）、戴维（,H.Davy,）、雷曼（,G.F.B.Riemann,）、卡斯劳（,H.S.Carslaw,),、耶格耳（,J.CJaeger,）,等。,1804,年毕渥根据实验提出了导热比例系数的概念，傅立叶在实验研究的同时，十分重视数学工具的运用,.,1822,年傅立叶发表了著名论著“热的解析理论”，描述导热的定律就是以他的名字命名的，奠定了导热的理论基础。傅立叶被公认为导热理论的奠基人,.,1807,年傅立叶提出求解偏微分方程的分离变量法，和可以将解表示成一系列任意函数的概念,.,对导热做出突出贡献的科学家主要有,:,导热公式,温度变化率,垂直于导热方向的物体横截面积,m,导热系数,，,w/mk,导热量,，,w,热流密度,傅立叶定律,:,在对流换热方面做出突出贡献的科学家主要有,:,二、热,对流,埃克特（,E.RG.Eckert,）等,.“,流动和换热密不可分”，流体流动的理论是对流换热理论的基础。,1880-1883,年间，雷诺进行了大量的实验研究，发现了后来以他的名字命名的准则数对流动形态的影响，对指导实验研究做出了巨大的贡献。,1909,年和,1915,年努谢尔对强制对流和自然对流的进行了研究,.,雷诺（,O.Reynolds),、努谢尔（,W.,Nusselt,）、普朗特（,L.,Prandtl,）、冯卡门（,VonKarman,）、施密特（,E.Schmidt,）、,摩托车手的膝盖需要特别的保温,你知道为什么吗,?,用纸可以烧开水，你相信吗？,电影,“,泰坦尼克号,”,里,为什么,Jack冻死了，而,Rose,没有？,2.,热对流,指流体微团宏观运动,从而流体各部分之间发生相对位移,冷,、,热流体相互掺混所引起的热量传递过程。,1),定义：,3),应用：,2),特点：,有宏观运动，在气体,、,液体中进行,对流换热公式,冷,热流体温差，,壁面面积,m,2,对流换热系数，,w/,（,m,2,k,）,热流量，,w,牛顿冷却定律,:,牛顿,19,世纪末斯蒂芬和玻耳兹曼分别用实验和理论证实了黑体辐射力正比于其热力学温度的四次方，即斯蒂芬,-,玻耳兹曼定律。,三、热,辐射,在对热辐射的研究中，值得一提的是,:,普朗克（,M.Planck,）,;,斯蒂芬（,J.Stefan,）,;,玻耳兹曼（,L.Boltzmann,）,;,基耳霍夫（,G.,Kirchoff,）,;,霍特尔（,H.C.,Hottel,）等人。,1954,年霍特尔等人解决了物体间辐射换热的计算方法，为计算物体间辐射热量交换提供了理论依据。,1859,年和,1860,年，基耳霍夫用两篇论文论述了物体发射率和吸收率之间的关系,.,1900,年普朗克提出了确定黑体辐射光谱能量分布的普朗克定律，并用不同于与经典物理学中的连续性概念的“能量子假说”加以成功解释。,1),定义：,3),应用：,2),特点：,具有不同表面温度的物体之间，依靠电磁波进行的热传递过程，称为,辐射换热,。,不依靠任何介质在真空中传播，有能量形式的变化。,3.,热辐射,辐射通过低温区向人体传热,辐射换热公式,斯忒芬波尔兹曼常量,黑体的热力学温度，,k,辐射热量,，,w,辐射面积，,m,1-2,传热过程和传热系数,1.,传热过程的概念,三种传热方式的不同组合,2.,传热过程的计算,稳定情况下得：,平壁传热,应设法使总比热阻中,分热阻值较大,的一项有所减小，才能最有效地增强传热。,增强传热的措施,:,传热过程的,热阻分析：,传热公式,与欧姆定律比较,得热阻,它表示冷、热介质温差为,1,k,时，每平方米传热面积在,1,秒钟内所传递的热量数。,k,愈大，传热愈强烈，即热传递的速率愈大。,传热系数的物理意义：,k,称为传热系数,例,1,有一平底铝制水壶，壶底直径,d,为,24cm,，底厚,=2mm,，,内装,t,f,2,=20C,的冷水，置于电炉上。,已知铝的导热系数为,200,w,/(,mk,),，传热热流量,=400,w,，壶内壁对冷水的换热系数,h,为,200,w,/(,m,2,k,),，,求壶底外壁的温度,t,1,。,=200,w,/(,mk,),t,f,2,=20C,=400,w,h=200,w,/(,m,2,k,),t,1,=?,解：,例2,解,：,氟利昂制冷装置的冷凝器传热面积为,6.2,m,2,，,制冷量,0,=8600,w,，该装置的制冷系数,=4.8,，海水平均温度为,30,C,，,R,22,的凝结温度为,40 C,，,求该冷凝器的传热系数,k,。,冷凝器换热量,:,1-3,传热学发展简史,传热学是在,18,世纪,30,年代英国工业革,命促进生产力发展的大背景下成长起来的。,导热,和,对流,两种基本热量传递方式早为人,们所认识，但,辐射,作为一种热量传递方式,直到，,1803,年发现红外线被以后才被确认。,1-9,，,1-12,1-17,1-32,习题：,