监利一中-家庭聚会祝酒词

热量传输基本概念及基本定律
本章主要介绍了热量传输的三种基本方式：导热、对流和辐 射及导热基本定律。学习本章的基本要求
是：充分理解和掌握三种传热方式的物理本质，会分析具体传热 现象的传热方式；掌握温度场、等温面、
温度梯度等涉及各种传热现象的基本概念，充分理解它们的意义 和特点；深刻理解傅里叶定律的物理意义，
会应用傅里叶定律分析传热现象，注意温度、湿度和密度等因 素对导热系数的影响，会运用图表确定材料
的导热系数；学会推导傅里叶－克希荷夫导热微分方程，并能 应用导热微分方程并结合具体的定解条件，
求得各种具体情况下物体内部的温度场。
传导传热< br>一维稳定导热的研究方法是将一维稳定导热方程进行两次积分得出通解，然后代入边界条件，就可得
出各种情况下的温度分布和热通量或热流量的计算公式。对于平壁和圆筒壁的导热还可以直接积分傅里叶
导热定律得出。
对于一维稳定导热，要求会计算平壁（单层、多层）、圆筒壁（单层、多层）在第一类 和第三类边界
条件下的导热问题。解题思路主要遵循物理问题→数学描写→求解方程→温度分布→热量计 算。
热阻是一个重要的概念。传热过程的热流量可以普遍地表达为Φ＝ΔtR，在温差一定的条件下，要
增强或减弱传热，无非是减小或加大传热过程的热阻。不仅对于导热，对于其它的传热方式，热阻都是研
究的关键。
温度场随时间变化的导热过程称为不稳定导热。求解不稳定导热的目的就是要求出物 体内温度场随时
间的变化规律，即求解导热微分方程，其方法有数学分析法和数值法。
在不稳定 导热中，要充分理解薄材和厚材，有限厚和无限厚物体的概念，掌握Bi和F
0
特征数的物理< br>意义。如物体内部热阻很小，物体加热过程内部温度均匀，即物体内部的温度场仅是时间的一元函数，这< br>样的物体称为薄材，判断薄材的依据是Bi<0.1，当Bi>0.1时，则为厚材。薄材的求解方法是求 解一个一
阶常微分方程，而厚材需求解偏微分方程，要能够应用线算图进行工程实际计算。
本章 还介绍了二维稳定导热和一维不稳定导热的数值解法，主要介绍了有限差分法。在二维稳定导热
的数值解 法中，主要介绍了内部节点方程和各种边界节点方程的建立，以及如何用高斯迭代法求解方程。
一维不稳 定导热的差分方程有显式和隐式两种格式，要注意显式差分方程的稳定性问题，而隐式差分方程
则需求解 一个代数方程组才能得到各节点的温度。
对流换热
本章主要介绍了如何确定几种典型情况下的对 流换热系数，如流体绕流平板、管内强制对流、外掠圆
管流动、外掠管束流动、大空间自然对流等。学习 本章的基本要求是掌握每一类换热问题的换热机理、流
态的判别、定型尺寸和定性温度的选取，需要修正 的原因及修正系数的确定，影响换热的主要因素及强化
换热的基本途径等及换热系数的计算。
由 于影响对流换热因素众多，在文献资料中提出各种各样的经验公式，这些经验公式都有一定的局
限性，要 注意它们的使用条件。有时用不同的经验公式计算同一个问题会得到不同的结果，要求在实际使
用中根据 换热机理对具体问题作具体分析。在计算管内强制对流换热时，首先要计算雷诺数Re，判断流态，
再选 择计算公式，最后根据管长、流道是否弯曲、温差大小确定各项修正系数。外掠单管流动的边界层特
点以 及由此引起的局部对流换热系数的变化是分析管束换热的基础，对于管束换热要注意管子的排列方式
和管 排间距。自然对流换热主要掌握大空间自然对流的换热计算，在计算时首先应计算Gr，以确定流态，
并 根据壁面的形状和位置选择计算公式。
辐射换热
本章在分析热辐射的本质和特点的基础上，建立 了绝对黑体的概念，在讨论绝对黑体辐射基本规律的
基础上，分析了实际物体与黑体之间的区别，建立了 灰体的概念。在红外辐射的范围内可以把实际工程材
料看作灰体。这样可以通过灰体，应用黑体辐射的规 律，来计算实际物体之间的辐射换热。学习本章的基

本要求是要掌握下列基本概念：黑体 、灰体；黑度、吸收率、反射率和透过率；辐射力、单色辐射力、方
向辐射力、辐射强度、立体角；有效 辐射、自身辐射、投射辐射、反射辐射、吸收辐射；角系数；空间热
阻、表面热阻、复合传热等。充分理 解辐射的基本定律，会用辐射换热的网络法计算两个黑体表面之间、
两个灰体表面之间、三个灰体表面之 间及遮热板的辐射换热计算，并掌握气体辐射的特点。
物体辐射有以下几个基本定律：普朗克定律，说明 黑体单色辐射力与波长和热力学温度三者之间的关
c
1
λ
−5
系；< br>E
bλ
=(
W

m
2
⋅
µm
)
；维恩位移定律，由普朗克定律微分得到的最大波长和热力学温度
c
exp(
2
)−1
λT
之间的关系；
λ
max
T
=289 7.6
µm
⋅
K
；斯忒芬—玻尔兹曼定律是普朗克定律的积分形式，它表示的 黑体的
辐射力与热力学温度的四次方程正比。
E
b
=
σ
0< br>T
4
(
W

m
2
)
，对于灰体有E
=
εσ
0
T
4
(
W

m2
)
；兰贝
特定律，反映了黑体表面的方向辐射力在空间的分布规律，
E
bθ
=
E
bn
cos
θ
；基尔霍夫定律，说明了物 体
的辐射力与吸收率之间的关系，
E
=
E
b
或
ε< br>=
a
。
a
角系数是一个纯几何参数。角系数有如下性质：相对性，完整 性，合分性，通过角系数的定义式、查
表及利用角系数的性质可计算角系数。
在用辐射换热的网 络法计算三个表面组成得封闭系统的辐射换热时，首先绘出网络图，再根据电工学
的克希荷夫定律列出每 一个节点的节点方程，然后联立方程求出有效辐射，最后求出所需要的净辐射热流
或物体之间的辐射换热 量或物体的表面温度。此时要注意有一个面是重辐射面或一个面是黑体及一个面面
积很大时的特殊情况， 虽然网络图相同，但计算公式不同。
气体辐射的特点是无反射，其吸收和辐射具有选择性和容积性。辐射 性气体的黑度可根据气体的温度
与分压及平均有效射线行程查有关线图得到。混合气体的黑度等于各组成 气体的黑度减去光带重合部分的
修正值。需要注意的是，在气体温度和壁面温度不同时，气体的黑度和吸 收率不相等，即ε≠a。
冶金与材料制备及加工中的热量传输
本章主要介绍了冶金及材料加工中 的热量传输过程，这些过程相当复杂，大都属于综合传热过程。
散料层内的热交换包括固定料层内的热交 换和流化床内的热交换，由于热交换的复杂性，大都应用实
验式、经验式或特征数方程进行近似计算，计 算结果作为工程应用的参考依据。
换热器、蓄热室是回收冶金炉高温烟气余热的换热设备。一个良好的换 热器应具有传热系数高，结构
紧凑，易清洗检修、能承受一定压力和温度等优点。换热器的计算有两类： 设计计算和校核计算。在换热
器的若工计算中关键在于求出传热系数和对数平均温差。
蓄热室是 周期性工作的。它的特点是不稳态的复合传热过程。蓄热室的传热系数与换热器的传热系数
相比，蓄热室 的器壁热阻由两部分组成，一部分与蓄热过程有关，另一部分与砖的厚度形成的热阻有关。
凝固传热主要 介绍了冶金生产中的连铸过程，在用数值解法求解时要注意物性参数的选取及凝固潜热
的处理方法。热处 理过程传热、焊接过程传热只做了一般性介绍。要着重了解模型的建立、求解方法及要
注意的一些问题。