第1章 绪 论
1.1 复习笔记
一、传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用
1．传热学的研究内容
传热学就是研究由温差引起的热能传递规律的科学。
2．传热学研究中的连续介质假定
假定所研究的物体中的温度、密度、速度、压力等物理参数都是空间的连续函数，对于气体，只要被研究物体的几何尺度远大于分子间的平均自由程，这种连续体的假定总是成立的。
3．传热学与工程热力学的关系
（1）相同点
传热学与工程热力学都是研究与热现象有关的科学
（2）不同点
①工程热力学研究的是处于平衡状态的系统，其中不存在温差或者压力差，而传热学则正是研究有温差存在时的热能传递规律；
②根本区别反映在传热学和传热学中广泛使用的物理使用参数单位上。在热力学的各个物理量（如焓、热力学能、熵、比热容等）中都不包含时间，而传热学的主要物理量都以时间作为分母，即关心单位时间内能传递多少热能。
（3）关系
①分析任何的热量传递过程都要用到热力学第一定律，即能量守恒定律；
②在研究热能从一种介质传递到另一种介质时，在两种介质的分界面上也要用到能量守恒的原则。
4．传热学在科学技术各个领域中的应用
大致上可以归纳为三种类型的问题：
（1）强化传热；
（2）削弱传热；
（3）温度控制。
二、热能传递的三种基本方式
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流与热辐射。
1．热传导
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能传递称为热传导，简称导热。
（1）傅里叶定律（导热基本定律）
（1-1）
λ比例系数，称为热导率，又称导热系数，负号表示热量传递方向与温度升高的方向相反。Ф的单位为W。
（2）热流量
单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为Ф，单位为W。
（3）热流密度
通过单位面积的热流量，记为q，单位为W/m2。
（4）导热系数
①导热系数是表征材料导热性能优劣的参数，即是一种热物性参数，其单位为W/（m·K）。
②不同材料的导热系数值不同，即使是同一种材料，导热系数值还与温度等因素有关。
2．热对流
（1）热对流
热对流是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
（2）对流传热
流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流传热。
（3）对流传热可区分为
①自然对流传热：流体的流动是由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的对流传热。
②强制对流传热：流体的流动是由于水泵、风机或其他压差的作用而引起的对流传热。
③沸腾传热及凝结传热：液体在热表面上沸腾及蒸汽在冷表面上凝结的对流传热问题，分别简称为沸腾传热及凝结传热，它们是伴随有相变的对流传热。
（4）牛顿冷却公式
①流体被加热时
（1-2）
②流体被冷却时
（1-3）
式中，
及
，分别为壁面温度和流体温度。表面传热系数（表面传热系数以前又常称为对流换热系数）h，单位是W/（m2·K）。
（5）影响表面传热系数大小的因素
①流体的物性（λ、η、ρ、cp等）；
②换热表面的形状、大小与布置；
③流速。
3．热辐射
（1）辐射
物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
（2）热辐射
因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
（3）辐射传热
又称辐射换热，自然界中各个物体都不停地向空间发出热辐射，同时又不断地吸收其他物体发出的热辐射。辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递——辐射传热。
（4）导热、对流与辐射的区别
①导热、对流只在有物质存在的条件下才能实现，而热辐射可以在真空中传递；
②辐射传热不仅产生能量的转移，而且还伴随着能量形式的转换。
（5）黑体
能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体称为黑体。
（6）斯忒藩-玻耳兹曼定律
（1-4）
一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体。实际物体辐射热流量的计算可以采用斯忒藩-玻耳兹曼定律的经验修正形式：
（1-5）
三、传热过程和传热系数
