第0章　绪论

0.1　 复习笔记

一、热传递的基本方式

1．导热

（1）导热的定义

导热又称热传导，是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。

（2）导热的条件

导热过程可以在固体、液体及气体中发生。但在引力场下，单纯的导热一般只发生在密实的固体中，因为在有温差时，液体和气体中可能出现热对流而难以维持单纯的导热。

（3）导热的计算

通过平壁的导热量计算式是

或热流密度

（4）热导率

热导率λ又称导热系数，是指单位厚度的物体具有单位温度差时，在它的单位面积上每单位时间的导热量，它的国际单位是。它表示材料导热能力的大小。

（5）导热热阻

在传热学中，常用电学欧姆定律的形式（电流＝电位差／电阻）来分析热传递过程中热量与温度差的关系。即把热流密度的计算式改写为欧姆定律的形式。

用R_λ表示导热热阻，则平壁导热热阻为，。

2．热对流

（1）热对流的定义

热对流是指在流体内部，仅依靠流体的宏观运动传递热量的现象，是热传递的另一种基本方式。

（2）热对流的计算

热对流传递的热流密度为

（3）对流传热的定义

工程上经常涉及的传热现象往往是流体在与它温度不同的壁面上流动时，两者间产生的热量交换，传热学把这一热量传递过程称为“对流传热”过程。

（4）对流传热的计算

牛顿冷却公式

或面积A m²上的热流量

按热阻概念可改写为

（5）表面传热系数

表面传热系数h，是指单位面积上，流体与壁之间在单位温差下及单位时间内所能传递的热量。常用的表面传热系数单位是J／（m²·s·K）或W／（m²·K）。h的大小表达了对流传热过程的强弱程度。

3．热辐射

（1）热辐射的定义

热辐射是指依靠物体表面对外发射可见和不可见的射线（电磁波，或者说光子）传递热量的过程。

（2）辐射力的定义

辐射力是指物体表面每单位时间、单位面积对外辐射的热量，用E表示，它的常用单位是J／（m²·s）或W／m²，其大小与物体表面性质及温度有关。

（3）辐射力的计算

①黑体辐射力

对于黑体（一种理想的热辐射表面），它的辐射力E_b与表面热力学温度的4次方成比例，即斯蒂芬-玻尔茨曼定律

上式亦可写作

式中σ_b——斯蒂芬-玻尔茨曼常量，又称黑体辐射常数，σ_b＝5.67×10^－8W／（m²·K⁴）；

C_b——黑体辐射系数，C_b＝5.67W／（m²·K⁴）。

②实际物体的辐射力

一切实际物体的辐射力都低于同温度下黑体的辐射力，等于

式中ε——实际物体表面的发射率，又称黑度，其值处于0～1之间。

（4）辐射传热

①辐射传热的定义

辐射传热是指物体间靠热辐射进行的热量传递。

②辐射传热的特点

a．在热辐射过程中伴随着能量形式的转换（物体热力学能→电磁波能→物体热力学能）；

b.不需要冷热物体直接接触；

c.不论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能，相互辐射能量。高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体向高温物体辐射的能量，总的结果是热由高温物体传到低温物体。

（5）辐射传热的计算

辐射传热热流密度的计算式是

或Am²上的辐射热流量

二、传热过程

图0-1  两流体间的热传递过程

1．两流体间的传热过程

（1）热量由热流体以对流传热方式传给壁左侧，其热流密度为

（2）该热量又以导热方式通过壁，即

（3）它再由壁右侧以对流传热方式传给冷流体，即

2．传热热流密度与热流量

（1）传热热流密度

按热阻形式改写热流密度计算式，得

R_k即为平壁单位面积传热热阻

（2）对Am²的平壁，传热热流量Φ则为

式中

3．传热系数

k称为传热系数，它表明单位时间、单位壁面积上，冷热流体间温差为1 K时所传递的热量，k的单位是J／（m²·s·K）或W／（m²·K），k值的大小反映了传热过程的强弱。