傳熱及氣體射流基本知識第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日

傳熱的基本方式

熱量和溫度是密切相關(guān)的，在兩個物體之間或同一物體的各部位之間，只要有溫度差的存在，就會有熱能的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，而且熱能總是由高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，這種熱的傳遞現(xiàn)象叫做傳熱。熱量的傳遞可分為導(dǎo)熱、對流和熱輻射三種不同方式。第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日輻射換熱、對流換熱、熱傳導(dǎo)第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)傳熱學(xué)基本知識一、導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）導(dǎo)熱：是指溫度不同的物體直接接觸時，或同一物體溫度不同的相鄰部分之間所發(fā)生的熱傳遞現(xiàn)象。熱之所以能通過導(dǎo)熱方式傳遞，是由于組成物體的微觀粒子運動的結(jié)果。氣體依靠原子、分子的熱運動；液體依靠彈性波的作用；固體依靠晶格振動和自由電子的運動。第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日平壁導(dǎo)熱公式為：

（6-1）式中Q：單位時間由導(dǎo)熱體傳遞的熱量，稱為熱流量（J/s）或（W）；：比例系數(shù)，稱為導(dǎo)熱系數(shù)，其意義是當(dāng)沿著導(dǎo)熱方向每米長度上溫度降落1K時，單位時間通過每平方米面積所傳導(dǎo)的熱量（W/m·K）。：平壁內(nèi)外兩則面的溫度差

第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日一維穩(wěn)定導(dǎo)熱的傅立葉定律表達(dá)式：（6-2）式中：沿x方向面積為F處的溫度梯度。將式（6-2）分離變量后可得：

（6-3）

第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日將（6-3）積分，并代入邊界條件：當(dāng)x=0時，；x=x時，，則得：所以即或（6-3a）由此可見，求解方程（6-3a）后，就可求得平壁內(nèi)部任意位置上的溫度值。第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日在實際工程中還會遇到以下幾種情況：（一）多層平壁如房屋以紅磚為主體砌成，墻壁內(nèi)為白灰層，外抹水泥砂漿、磁砌罩面等均為多層平壁。如三層平壁導(dǎo)熱，兩側(cè)表面均能維持穩(wěn)定溫度和，且各層之間結(jié)合嚴(yán)密，接觸面溫度分別為和，在穩(wěn)定情況，通過各層的熱流量是相等的，以三層平壁的每層可分別寫出：第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日

（6-4a）式中、、：各層平壁導(dǎo)熱系數(shù)；、、：各層平壁厚度；、、：各層平壁導(dǎo)熱熱阻。第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日化簡（6-4a）得：（6-4b）把式（6-4b）各等式前后相加并整理可得：（6-4c）式中：為三層平壁總熱阻。

對于n層平壁導(dǎo)熱，則可直接寫出：（6-4）第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日（二）單層非平行壁面導(dǎo)熱

圓管穩(wěn)定導(dǎo)熱計算式為：（6-5a）或：（6-5b）式中L——管長（m）；

d1、d2——管內(nèi)徑和外徑（mm）。第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日二、熱對流和對流換熱熱對流：溫度不同的流體各部分之間發(fā)生相對位移，把熱量從高溫處帶到低溫處的熱傳遞現(xiàn)象。對流換熱：流動著的流體與溫度不同的壁面接觸時，它們之間所發(fā)生的熱傳遞現(xiàn)象。對流換熱又分為受迫對流和自然對流（或自由對流）換熱。第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日牛頓冷卻定律

(6-6)

：對流換熱系數(shù)或放熱系數(shù)：它表示在單位時間內(nèi)，當(dāng)流體與壁面溫差為1K時，流體通過壁面單位面積所交換的熱量。其大小表征對流換熱的強(qiáng)弱。第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日三、熱輻射及輻射換熱熱輻射：輻射能投射到物體上的能量，一般說來，一部分可能被吸收，一部分可能被反射，另一部分可能穿透過物體。三者的百分比如以、、表示，則=1

、和分別稱為物體的吸收率、反射率和透射率。絕對黑體：對于投射于其上的波長的能量，能全部吸收的理想物體，稱為絕對黑體，簡稱黑體。第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日黑體的輻射能力

E0=C0T4(6-7)上式稱為斯蒂芬-玻爾茲曼定律，又稱四次方定律?？筛膶懗桑?/p>

（6-8）第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日灰體：對投射來各種波長的射線均同程度吸收的物體，也即是其表面吸收率與波長無關(guān)的物體。其輻射力為：

輻射率：上式改寫成：（6-9）式中：物體的輻射率，又稱為黑度，數(shù)值在0～1之間。第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)傳熱過程實際換熱過程往往是兩種或三種基本換熱方式同時出現(xiàn)的復(fù)雜過程。工程領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)常遇到的是高溫流體通過固體壁把熱量傳給低溫流體。這種過程稱為傳熱過程。第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程中的熱量傳遞在穩(wěn)定傳熱情況下，墻一側(cè)表面的對流換熱、墻壁的導(dǎo)熱量以及墻另一側(cè)表面的對流換熱量，三者均應(yīng)相等。得：第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日K--傳熱系數(shù)含義是當(dāng)壁面兩側(cè)流體的溫度差為1K時，單位時間內(nèi)通過每平方米的壁面所傳遞的熱量。傳熱系數(shù)是表征傳熱過程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺，K值越大，傳熱量越多。第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日第三節(jié)氣體射流簡介流體以較高的速度（屬于紊流流態(tài)）經(jīng)孔口、管嘴或條縫向四方無限空間的靜止氣體噴射稱為無限空間射流；如果外射到流動