传热学第一章PPT讲稿.ppt

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1、传热学第一章2023/1/51第1页，共41页，编辑于2022年，星期三 任课教师：任课教师：任课教师：任课教师：何燕何燕何燕何燕 专业方向：专业方向：专业方向：专业方向：热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程热能与动力工程EmailEmail：heyan_ heyan_ Telephone:13869892830 Telephone:138698928302023/1/52第2页，共41页，编辑于2022年，星期三教材教材 传热学杨世铭传热学杨世铭传热学杨世铭传热学杨世铭 陶文铨陶文铨陶文铨陶文铨 第四版第四版第四版第四版 传热学陈维汉传热学陈维汉传热学陈维汉传热学陈维汉 许国良编著许国

2、良编著许国良编著许国良编著版版版版 Heat TransferHeat TransferJ.P.Holman 8th editionJ.P.Holman 8th edition 数值传热学陶文铨数值传热学陶文铨数值传热学陶文铨数值传热学陶文铨 第二版第二版第二版第二版参考书参考书2023/1/53第3页，共41页，编辑于2022年，星期三第一章第一章 绪论绪论u 1-1 传热学概述传热学概述u 1-2 热量传递的基本方式热量传递的基本方式u 1-3 传热过程与热阻传热过程与热阻2023/1/54第4页，共41页，编辑于2022年，星期三1-1 传热学概述传热学概述一、传热学一、传热学（Heat

3、 TransferHeat Transfer）u u 研究热量传递规律的一门科学研究热量传递规律的一门科学研究热量传递规律的一门科学研究热量传递规律的一门科学 研究：机理、规律、模型、实验研究：机理、规律、模型、实验研究：机理、规律、模型、实验研究：机理、规律、模型、实验 特点：实用性强、涉及面广特点：实用性强、涉及面广特点：实用性强、涉及面广特点：实用性强、涉及面广 本质：温差本质：温差本质：温差本质：温差热量传递的推动力热量传递的推动力热量传递的推动力热量传递的推动力u u 热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律 热量可以自发的由高温热源传给低温热源。热量可以自发的由高温

4、热源传给低温热源。热量可以自发的由高温热源传给低温热源。热量可以自发的由高温热源传给低温热源。可见有温差必有传热。可见有温差必有传热。可见有温差必有传热。可见有温差必有传热。2023/1/55第5页，共41页，编辑于2022年，星期三q分类：就物体温度与时间的依存关系而言,可以分为稳态过程和非稳态过程2023/1/56第6页，共41页，编辑于2022年，星期三物体中各点的温度不随时间而改变的热传递过程例如：各种热力设备在持续稳定运行时的热传递稳态过程2023/1/57第7页，共41页，编辑于2022年，星期三非稳态过程物体中各点的温度随时间而改变的热传递过程例如：启动、制动、停机过程中所经历的

5、热传递过程2023/1/58第8页，共41页，编辑于2022年，星期三二、二、传热学和工程热力学的关系传热学和工程热力学的关系uu 工程热力学 研究热能与机械能及其他形式能量之间相研究热能与机械能及其他形式能量之间相研究热能与机械能及其他形式能量之间相研究热能与机械能及其他形式能量之间相 互转换规律的一门科学互转换规律的一门科学互转换规律的一门科学互转换规律的一门科学 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律 关于能量守恒关于能量守恒关于能量守恒关于能量守恒能量数量能量数量能量数量能量数量 热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律 关于能量品质关于能量品质关于能

6、量品质关于能量品质能量质量能量质量能量质量能量质量2023/1/59第9页，共41页，编辑于2022年，星期三 以热力学第一定律和第二定律为基础以热力学第一定律和第二定律为基础以热力学第一定律和第二定律为基础以热力学第一定律和第二定律为基础 分析热量传递现象和过程的机理，揭示过分析热量传递现象和过程的机理，揭示过分析热量传递现象和过程的机理，揭示过分析热量传递现象和过程的机理，揭示过 程特征和规律程特征和规律程特征和规律程特征和规律 理论联系实际理论联系实际理论联系实际理论联系实际 具有共同的研究对象：热现象和热过程具有共同的研究对象：热现象和热过程具有共同的研究对象：热现象和热过程具有共同的

7、研究对象：热现象和热过程 能量在数量上保持守恒能量在数量上保持守恒能量在数量上保持守恒能量在数量上保持守恒能量方程能量方程能量方程能量方程热量始终是从高温物体传给低温物体热量始终是从高温物体传给低温物体热量始终是从高温物体传给低温物体热量始终是从高温物体传给低温物体u u 传热学和热力学的联系传热学和热力学的联系 热力学的基本定律是传热学理论的基础热力学的基本定律是传热学理论的基础热力学的基本定律是传热学理论的基础热力学的基本定律是传热学理论的基础 传热学理论给出热力学过程的详细信息传热学理论给出热力学过程的详细信息传热学理论给出热力学过程的详细信息传热学理论给出热力学过程的详细信息 传热学2

8、023/1/510第10页，共41页，编辑于2022年，星期三工程热力学不考虑能量传递过程所需要的时间；传热学则引入时间的工程热力学不考虑能量传递过程所需要的时间；传热学则引入时间的概念，研究在不同方式下热量传递的动态过程，研究热力设备在单位概念，研究在不同方式下热量传递的动态过程，研究热力设备在单位时间内传递热量的效能。时间内传递热量的效能。工程热力学不考虑热力设备在不同地点的参数变化，研究热力过程的起工程热力学不考虑热力设备在不同地点的参数变化，研究热力过程的起始点的状态参数变化；传热学则引入空间的概念，研究热力设备场空间的始点的状态参数变化；传热学则引入空间的概念，研究热力设备场空间的物

9、理参数。物理参数。工程热力学研究平衡过程（冷热介质的温差逐渐趋于无限小）和可逆过程工程热力学研究平衡过程（冷热介质的温差逐渐趋于无限小）和可逆过程（理想过程），传热学研究的是非平衡过程和不可逆过程（有能量损失和耗散）（理想过程），传热学研究的是非平衡过程和不可逆过程（有能量损失和耗散）u传热学和热力学的区别2023/1/511第11页，共41页，编辑于2022年，星期三1-2 热量传递的基本方式热量传递的基本方式 热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射2023/1/512第12页，共41页，编辑于2022年，星期三 热量传递基本方式：热传导、热对流、热

10、辐射热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射2023/1/513第13页，共41页，编辑于2022年，星期三 热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射2023/1/514第14页，共41页，编辑于2022年，星期三一一 热传导（导热）热传导（导热）Heat conductionHeat conductionuu 热传导的定义热传导的定义u u 热传导的特点热传导的特点 可发生在任何物质的任何地点可发生在任何物质的任何地点可发生在任何物质的任何地点可发生在任何物质的任何地点 传热形式：依靠分子、原子以及自由电子等微观粒传热形式：依靠分子、原子以及自由电子等

11、微观粒传热形式：依靠分子、原子以及自由电子等微观粒传热形式：依靠分子、原子以及自由电子等微观粒 子的热运动而传递子的热运动而传递子的热运动而传递子的热运动而传递微观过程，不产生宏观位移。微观过程，不产生宏观位移。微观过程，不产生宏观位移。微观过程，不产生宏观位移。温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直 接接触时，依靠分子、原子即自由电子等微观粒子的热接接触时，依靠分子、原子即自由电子等微观粒子的热接接触时，依靠分子、原子即自由电子等微观粒子的

12、热接接触时，依靠分子、原子即自由电子等微观粒子的热 运动而进行热量传递的现象运动而进行热量传递的现象运动而进行热量传递的现象运动而进行热量传递的现象 物体内部存在温差，或具有温差的物体直接接触。物体内部存在温差，或具有温差的物体直接接触。物体内部存在温差，或具有温差的物体直接接触。物体内部存在温差，或具有温差的物体直接接触。2023/1/515第15页，共41页，编辑于2022年，星期三u 导热机理导热机理气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果导电固体：自由电子运动导电固体：自由电子运动非导电固体：晶格结构振动非导电固体：晶格结构振动液体：兼有气体和固

13、体导热的机理液体：兼有气体和固体导热的机理2023/1/516第16页，共41页，编辑于2022年，星期三u 导热基本定律导热基本定律tf1,h1 tw1tw2tf2,h2：热流量，单位时间传递的热量热流量，单位时间传递的热量WW平壁两侧壁温之差平壁两侧壁温之差热导率热导率(导热系数导热系数)18221822年，法国数学家年，法国数学家FourierFourier：A A：垂直于导热方向的截面积：垂直于导热方向的截面积q q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量平壁的厚度平壁的厚度mm；2023/1/517第17页，共41页，编辑于2022年，星期

14、三u 热导率热导率(导热系数导热系数)(Thermal conductivity)单位厚度单位厚度(1m)(1m)、单位温度差（、单位温度差（1K1K）物体，在它的单位面）物体，在它的单位面 积上积上(1m(1m2 2)、每单位时间、每单位时间(1s)(1s)的导热量的导热量(J)(J)。热导率表示材料导热能力大小热导率表示材料导热能力大小热导率表示材料导热能力大小热导率表示材料导热能力大小2023/1/518第18页，共41页，编辑于2022年，星期三导热系数导热系数的定义式 由傅里叶定律的数学表达式给出:测量方法有稳态和非稳态两种导热系数的数值取决于物质的种类和温度等因素习惯上把导热系数小

15、的材料称为保温材料,效能高的保温材料都是蜂窝状多孔性结构的材料.实用计算（工程计算）可以用线性关系来表达2023/1/519第19页，共41页，编辑于2022年，星期三 导热热阻导热热阻：与直流电路的欧姆定律：与直流电路的欧姆定律 I=U/R I=U/R 相似。相似。热流量是单位时间传递的热量；热流量是单位时间传递的热量；热流量是单位时间传递的热量；热流量是单位时间传递的热量；它体现了传热的速率或快慢它体现了传热的速率或快慢它体现了传热的速率或快慢它体现了传热的速率或快慢 传热是一个过程，稳态，非稳态；传热是一个过程，稳态，非稳态；传热是一个过程，稳态，非稳态；传热是一个过程，稳态，非稳态；区

16、别于热力学的平衡态区别于热力学的平衡态区别于热力学的平衡态区别于热力学的平衡态 传热学中热流量的单位是传热学中热流量的单位是传热学中热流量的单位是传热学中热流量的单位是WW，而非而非而非而非JJ；W=J/s W=J/sThermal resistance for conductionThermal resistance for conductionu 热流量和导热热阻热流量和导热热阻2023/1/520第20页，共41页，编辑于2022年，星期三二二 热对流热对流 Heat convectionHeat convection 流体中有温差流体中有温差 热对流必然同时伴随着热传导热对流必然同时伴

17、随着热传导 流体中流体中(气体或液体气体或液体)温度不同的各部分之间，由于发生温度不同的各部分之间，由于发生 宏观相对运动，而把热量由一处传递到另一处的现象宏观相对运动，而把热量由一处传递到另一处的现象 u u 热对流的定义热对流的定义热对流的定义热对流的定义 若热对流过程使具有质量流量若热对流过程使具有质量流量若热对流过程使具有质量流量若热对流过程使具有质量流量G G的流体由温度的流体由温度的流体由温度的流体由温度t t1 1处流至处流至处流至处流至 温度温度温度温度t t2 2处，则此过程传递的热流量为：处，则此过程传递的热流量为：处，则此过程传递的热流量为：处，则此过程传递的热流量为：2

18、023/1/521第21页，共41页，编辑于2022年，星期三 对流换热对流换热 流体与固体壁之间的热量交换（流体与固体壁之间的热量交换（流体与固体壁之间的热量交换（流体与固体壁之间的热量交换（Convection heat transferConvection heat transfer）对流换热实例：对流换热实例：1)1)电子器件冷却电子器件冷却 2)2)取暖器取暖器 对流换热的特点：对流换热的特点：对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式不是基本传热方式1)1)流体与壁面直接接触，有宏观运动；有温差流体与壁面直接接触，有宏观

19、运动；有温差流体与壁面直接接触，有宏观运动；有温差流体与壁面直接接触，有宏观运动；有温差2)2)由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处 会形成速度梯度很大的边界层会形成速度梯度很大的边界层会形成速度梯度很大的边界层会形成速度梯度很大的边界层2023/1/522第22页，共41页，编辑于2022年，星期三u 对流换热的基本计算式对流换热的基本计算式 热流量热流量 ，单位时间传递的热量，单位时间传递的热量 W Wq 热流密度热流密度h h 换热系

20、数换热系数A 与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积与流体接触的壁面面积 固体壁表面温度固体壁表面温度固体壁表面温度固体壁表面温度 流体温度流体温度流体温度流体温度牛顿冷却公式（牛顿冷却公式（牛顿冷却公式（牛顿冷却公式（17011701）2023/1/523第23页，共41页，编辑于2022年，星期三 当流体与壁面温度相差当流体与壁面温度相差当流体与壁面温度相差当流体与壁面温度相差1 1度时、每单位壁面面积上、单位度时、每单位壁面面积上、单位度时、每单位壁面面积上、单位度时、每单位壁面面积上、单位 时间内所传递的热量时间内所传递的热量时间内所传递的热量时间内所传递的热量

21、影响影响h h因素：因素：对流换热热阻对流换热热阻（Convective heat transfer coefficientConvective heat transfer coefficient）u 对流换热系数对流换热系数流速、流体物性、壁面形状大小等流速、流体物性、壁面形状大小等流速、流体物性、壁面形状大小等流速、流体物性、壁面形状大小等2023/1/524第24页，共41页，编辑于2022年，星期三Thermal resistance for convectionu 对流换热热阻对流换热热阻2023/1/525第25页，共41页，编辑于2022年，星期三 定义：定义：物体转化本身的热力

22、学能向外发射辐射能的现象；凡物物体转化本身的热力学能向外发射辐射能的现象；凡物 体都具有辐射能力体都具有辐射能力 物体的温度越高、辐射能力越强；若物体的种类不同、表面状物体的温度越高、辐射能力越强；若物体的种类不同、表面状 况不同，其辐射能力不同况不同，其辐射能力不同三、热辐射三、热辐射（Thermal radiationThermal radiation）黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。或称绝对黑体黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体。或称绝对黑体 黑体的辐射能力与吸收能力最强黑体的辐射能力与吸收能力最强2023/1/526第26页，共41页，编辑于2022年，星期三u 斯蒂芬

23、斯蒂芬-玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律 黑体在单位时间内向外发出的辐射能：黑体在单位时间内向外发出的辐射能：黑体在单位时间内向外发出的辐射能：黑体在单位时间内向外发出的辐射能：黑体表面的绝对温度（热力学温度）黑体表面的绝对温度（热力学温度）黑体表面的绝对温度（热力学温度）黑体表面的绝对温度（热力学温度）斯蒂芬斯蒂芬斯蒂芬斯蒂芬-玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数玻尔兹曼常数，或称黑体辐射常数 黑体辐射表面积黑体辐射表面积黑体辐射表面积黑体辐射表面积（Stefan-Boltzmann lawStefan-Boltzmann law）一切实际物体辐

24、射能力都小于同温度下的黑体一切实际物体辐射能力都小于同温度下的黑体 实际物体表面的发射率（黑度），实际物体表面的发射率（黑度），0101；与物体；与物体 的种类、表面状况和温度有关的种类、表面状况和温度有关2023/1/527第27页，共41页，编辑于2022年，星期三u 辐射换热辐射换热 Radiation heat transfer 不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量在真空中就可以传递能量在真空中就可以传递能量在

25、真空中就可以传递能量 在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换物体热力学在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换物体热力学在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换物体热力学在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换物体热力学 能能能能电磁波能电磁波能电磁波能电磁波能物体热力学能物体热力学能物体热力学能物体热力学能 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相无论温度高低，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互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温互辐射能量；

26、高温物体辐射给低温物体的能量大于低温互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温 物体辐射给高温物体的能量；总的效果是热由高温物体物体辐射给高温物体的能量；总的效果是热由高温物体物体辐射给高温物体的能量；总的效果是热由高温物体物体辐射给高温物体的能量；总的效果是热由高温物体 传到低温物体传到低温物体传到低温物体传到低温物体 物体间靠热辐射进行的热量传递物体间靠热辐射进行的热量传递物体间靠热辐射进行的热量传递物体间靠热辐射进行的热量传递 辐射换热的特点：辐射换热的特点：辐射换热的特点：辐射换热的特点：2023/1/528第28页，共41页，编辑于2022年，星期三T1T2QAu 两平行黑平板

27、间的辐射换热两平行黑平板间的辐射换热 对于两个相距很近的黑体表面，对于两个相距很近的黑体表面，对于两个相距很近的黑体表面，对于两个相距很近的黑体表面，由于一个表面发射出来的能量几由于一个表面发射出来的能量几由于一个表面发射出来的能量几由于一个表面发射出来的能量几乎完全落到另一个表面上，那么乎完全落到另一个表面上，那么乎完全落到另一个表面上，那么乎完全落到另一个表面上，那么它们之间的辐射换热量为：它们之间的辐射换热量为：它们之间的辐射换热量为：它们之间的辐射换热量为：当当当当T T1 1=T=T2 2时，也就是物体和周围环境处于热平衡，辐射换热量等于零。时，也就是物体和周围环境处于热平衡，辐射换

28、热量等于零。时，也就是物体和周围环境处于热平衡，辐射换热量等于零。时，也就是物体和周围环境处于热平衡，辐射换热量等于零。但此时是动态平衡，辐射和吸收仍在不断进行。此时物体的温度保持不变。但此时是动态平衡，辐射和吸收仍在不断进行。此时物体的温度保持不变。但此时是动态平衡，辐射和吸收仍在不断进行。此时物体的温度保持不变。但此时是动态平衡，辐射和吸收仍在不断进行。此时物体的温度保持不变。2023/1/529第29页，共41页，编辑于2022年，星期三1-3 传热过程与热阻传热过程与热阻 传热过程：热量由热流体通过间壁传传热过程：热量由热流体通过间壁传传热过程：热量由热流体通过间壁传传热过程：热量由热

29、流体通过间壁传 给冷流体的过程给冷流体的过程给冷流体的过程给冷流体的过程 传热过程通常由导热、热对流、传热过程通常由导热、热对流、传热过程通常由导热、热对流、传热过程通常由导热、热对流、热辐射组合形成热辐射组合形成热辐射组合形成热辐射组合形成 k k k k 为传热系数，为传热系数，为传热系数，为传热系数，W/(W/(W/(W/(m m m m2o2o2o2oC)C)C)C)。在数值上，传热系数等于冷、热。在数值上，传热系数等于冷、热。在数值上，传热系数等于冷、热。在数值上，传热系数等于冷、热 流体间温差为流体间温差为流体间温差为流体间温差为1 1 1 1 o o o oC C C C、传热面

30、积、传热面积、传热面积、传热面积A A A A为为为为1 m1 m1 m1 m2 2 2 2时的热流量值，是一个时的热流量值，是一个时的热流量值，是一个时的热流量值，是一个 表征传热过程强烈程度的物理量。传热过程越强，传热系数表征传热过程强烈程度的物理量。传热过程越强，传热系数表征传热过程强烈程度的物理量。传热过程越强，传热系数表征传热过程强烈程度的物理量。传热过程越强，传热系数 越大，反之则越弱越大，反之则越弱越大，反之则越弱越大，反之则越弱 为热流体与冷流体间的平均温差为热流体与冷流体间的平均温差为热流体与冷流体间的平均温差为热流体与冷流体间的平均温差2023/1/530第30页，共41页

31、，编辑于2022年，星期三u 传热系数的计算传热系数的计算假设传热过程处于稳态假设传热过程处于稳态假设传热过程处于稳态假设传热过程处于稳态从热流体从热流体t tf1f1到壁面高温侧到壁面高温侧t tw1w1的换热：的换热：从壁面高温侧从壁面高温侧从壁面高温侧从壁面高温侧t t t tw1w1w1w1到低温侧到低温侧到低温侧到低温侧t t t tw2w2w2w2的换热：的换热：的换热：的换热：从壁面低温侧从壁面低温侧从壁面低温侧从壁面低温侧t t t tw2w2w2w2到冷流体到冷流体到冷流体到冷流体t t t tf2f2f2f2的换热：的换热：的换热：的换热：2023/1/531第31页，共4

32、1页，编辑于2022年，星期三u 热阻热阻热电现象的比拟热电现象的比拟 电电电电学中的欧姆定律学中的欧姆定律学中的欧姆定律学中的欧姆定律:电电电电流流流流=电压电压电压电压/电电电电阻阻阻阻:传热现传热现传热现传热现象中象中象中象中:热热热热流流流流=温差温差温差温差(压压压压)/)/热热热热阻阻阻阻:式中式中式中式中总热总热总热总热阻和分阻和分阻和分阻和分热热热热阻的关系也具有阻的关系也具有阻的关系也具有阻的关系也具有电电电电学中串学中串学中串学中串联电联电联电联电路的路的路的路的电电电电阻叠加特阻叠加特阻叠加特阻叠加特性：性：性：性：总电总电总电总电阻等于各串阻等于各串阻等于各串阻等于各串

33、联联联联分分分分电电电电阻之和。阻之和。阻之和。阻之和。表示成热阻的形式表示成热阻的形式 2023/1/532第32页，共41页，编辑于2022年，星期三 单位面积传热热阻单位面积传热热阻单位面积传热热阻单位面积传热热阻h h1 1、h h2 2的计算方法及增加的计算方法及增加k k值的措施是本课程的重要内容值的措施是本课程的重要内容如如如如果果果果各各各各环环环环节节节节的的的的热热热热量量量量传传传传递递递递面面面面积积积积不不不不相相相相等等等等，各各各各环环环环节节节节热热热热阻阻阻阻串串串串联联联联可可可可以以以以写写写写成成成成面面面面积积积积热热热热阻阻阻阻的形式；的形式；的形式

34、；的形式；如通过圆筒壁的传热。如通过圆筒壁的传热。如通过圆筒壁的传热。如通过圆筒壁的传热。tf2tf1tw1tw21/(A1h1)/(A)1/(A2h2)总热阻为：总热阻为：总热阻为：总热阻为：(以面积以面积以面积以面积A A为基准为基准为基准为基准)传热量传热量传热量传热量 面积热阻面积热阻面积热阻面积热阻2023/1/533第33页，共41页，编辑于2022年，星期三现实生活和生产中存在大量的传热问题现实生活和生产中存在大量的传热问题现实生活和生产中存在大量的传热问题现实生活和生产中存在大量的传热问题能源、动力、冶金、化工、制冷、建筑、机械制造、能源、动力、冶金、化工、制冷、建筑、机械制造

35、、能源、动力、冶金、化工、制冷、建筑、机械制造、能源、动力、冶金、化工、制冷、建筑、机械制造、电子、微机电系统（电子、微机电系统（电子、微机电系统（电子、微机电系统（MEMSMEMS）、新材料、农业、植物、）、新材料、农业、植物、）、新材料、农业、植物、）、新材料、农业、植物、航空航天、军事科学与技术、生命科学与生物技术航空航天、军事科学与技术、生命科学与生物技术航空航天、军事科学与技术、生命科学与生物技术航空航天、军事科学与技术、生命科学与生物技术2023/1/534第34页，共41页，编辑于2022年，星期三温差是热量传递的推动力温差是热量传递的推动力There is no energy

36、flow There is no energy flow between two objects at the between two objects at the same temperature.same temperature.Energy flows from hot Energy flows from hot Energy flows from hot Energy flows from hot objects to cold.objects to cold.objects to cold.objects to cold.2023/1/535第35页，共41页，编辑于2022年，星期

37、三分子、原子和自由电子的运动分子、原子和自由电子的运动2023/1/536第36页，共41页，编辑于2022年，星期三Conduction in gasConduction in gasWe compare We compare We compare We compare hydrogen(yellow,hydrogen(yellow,hydrogen(yellow,hydrogen(yellow,mass=2)with mass=2)with mass=2)with mass=2)with oxygen(blue,mass oxygen(blue,mass oxygen(blue,mass

38、oxygen(blue,mass=32)to the left.As=32)to the left.As=32)to the left.As=32)to the left.As the temperature the temperature the temperature the temperature goes up,the speed goes up,the speed goes up,the speed goes up,the speed of the molecules of the molecules of the molecules of the molecules increas

39、es.increases.increases.increases.2023/1/537第37页，共41页，编辑于2022年，星期三Conduction in MetalsConduction in MetalsAll metals are good conductors ofAll metals are good conductors of electricity.electricity.For a For a similar reason,they are also good conductors of heatsimilar reason,they are also good conduc

40、tors of heat.In metals,not only do theIn metals,not only do the atoms vibrateatoms vibrate more when more when heated,but theheated,but the free electronsfree electrons charge around more as well.charge around more as well.These transfer the energyThese transfer the energy much fastermuch faster tha

41、n just than just vibrations in bonds.vibrations in bonds.2023/1/538第38页，共41页，编辑于2022年，星期三Conduction in Non-MetalsConduction in Non-Metals Every atom is physically bonded to its neighbours in Every atom is physically bonded to its neighbours in some way.Ifsome way.If heat energyheat energy is supplie

42、d to one part of a is supplied to one part of a solid,the atomssolid,the atoms vibrate fastervibrate faster.Eventually the energy spreads Eventually the energy spreads throughout the solid.The overall throughout the solid.The overall temperature has increasedtemperature has increased.As they vibrate

43、 more,the bonds As they vibrate more,the bonds between atoms arebetween atoms are shaken moreshaken more.This passes vibrations on to the next This passes vibrations on to the next atom,and so on:1atom,and so on:12023/1/539第39页，共41页，编辑于2022年，星期三Most houses have radiators to heat their rooms.This is

44、a Most houses have radiators to heat their rooms.This is a bad name for them-as they give off heat mainly bybad name for them-as they give off heat mainly by convectionconvection!The ceiling forces this air to circulate The ceiling forces this air to circulate as shownas shown,warming warming the ai

45、r around it.the air around it.Finally,when the air has cooled,itFinally,when the air has cooled,it falls downwardsfalls downwards,completing the pleting the cycle.The convector heater warms The convector heater warms the air in contact with it.This the air in contact with it.This becomes less dense,andbecomes less dense,and rises.rises.2023/1/540第40页，共41页，编辑于2022年，星期三why breezes come from the ocean in the day and from the land at why breezes come from the ocean in the day and from the land at nightnight？2023/1/541第41页，共41页，编辑于2022年，星期三