传热学
张爱玲经典语句-浙江历年高考分数线
参考书
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教材:《传热学》章熙民、任泽霈等编著
《传热学》杨世铭、陶文铨编著
《传热学》俞佐平等编
《Fundamentals of Heat and Mass
Transfer》
F.P. Incropera, D.P. DeWitt
《Heat
Transfer》，Holman
《热传导》奥齐西克著
《对流换热》任泽霈编著
《
凝结和沸腾》施明恒等编著
《数值传热学》陶文铨编著
《辐射换热》王兴安、梅飞鸣编
绪
热学
论
工程热
力学
热科学：研究热能、热量及热现
象的科学
热科学
传热学
制冷与
低温
燃烧学
●
热学：研究自然界中物质与冷热有关的性质
及这些性质变化的规律
●
工程热力
学：研究能量转换的规律以及热能
的性质
●
传热学：研究热量传递规律的一门科学热量传递的机理、规律、计算和测试方法
●
燃烧学：研究燃烧现象和燃烧机理
●<
br>制冷与低温：用人工的方法在一定时间和一
定空间内将某物体或流体冷却，使其温度降
到
环境温度以下或很低的温度并保持该温度
§0-1 概述
一、传热学（Heat
transfer）
研究热量传递规律的一门科学
●
热量传递的机理、规律、计算和测
试方法
●
●
●
热量传递过程的推动力：温差
热力学第二定律：热量可
以自发地由高温热
源传给低温热源。有温差就会有传热
（The Second Law of
Thermodynamics）
二、传热学与工程热力学的关系
工程热力学：
热能的性质、热能与机械能及
其他形式能量之间相互转换的规律
（Engineering
Thermodynamics）
The First Law of
●
热力学第一
定律：
Q=∆U+W
Thermodynamics
●
传热学：热量Q
传递过程的规律
●
传热学以热力学第一定律和第二定律为基础
即：热量Q 传递始终是
从高温物体向低温物
体传递；在热量传递过程中若无能量形式的
转换，则热量始终保持守恒。<
br>Thermodynamic
●
热力学研究平衡态
Equilibrium<
br>●
传热学研究过程和非平衡态
●
传热学与工程热力学研究的问题
不同
铁块，M
1
300
o
C
热力学：t
m
,
Q
传热学：过程的速率
水，M
2
20
o
C
t=f(x,y,z,
τ
); Q=f(
τ
)
三、传热学应用实例
●
自然界与生产过程到处存在温差—传热很普遍
日常生
活中的例子：
●
人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和
冬天都保持20度，那么
在冬天与夏天、人在房
间里所穿的衣服能否一样？为什么？
●
夏天人在同样温度（如：
25度）的空气和水中
的感觉不一样。为什么？
●
北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻
璃，以利
于保温。如何解释其道理？越厚越好？
●
为什么下雪不冷、化雪冷？
在下列技术领域大量存在传热问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、
新能源
、微电子、核能、航空航天、
微机电系统（MEMS）、新材料、纳米技术、
军事科学与技术、
生命科学与生物技术…
传热学、工程热力学–机械学院平台课
航空航天：高温叶
片气膜冷却与发汗冷却
火箭推力室的再生冷却与发汗冷却
卫星与空间站热控制
空间飞行
器重返大气层冷却
超高音速飞行器（Ma=10）冷却
核热火箭、电火箭
微型火箭（电
火箭、化学火箭）
太阳能高空无人飞机
微电子：电子芯片冷却
生物医学
：肿瘤高温热疗
生物芯片
组织与器官的冷冻保存
军事：飞机、坦克、航空母舰
激光武器
弹药贮存
空调制冷：空调热泵(跨临界二氧化碳)
高温水源热泵
新能
源：太阳能
燃料电池
航空航天技术
AN-124
AN-124
航空航天技术
载重最多的飞机
TSIN
GHUA
最大载重：275吨
机型：俄罗斯An-225
时间：2001年5月7日<
br>AN-225
F-16
协和式超音速客机
航空航天技术
协和客机
（
Concorde
）
停止商业运行
英法航天科技的体现
2倍音速（2160 kmh）
3个小时横越大西洋
目
前唯一的超音速客机
接近10000美元的单程机票
无法忍受的噪音
昂贵的维护费用<
br>污染物的大量排放
TSINGHUA
↓
科技上的
成功
↓
商业上的
失败
停止商业客运
！！！
航空母舰
航空母舰
坦克
Turbojet:涡轮喷气发动机
Civil
turbofan:
Trent
Military
turbofan:
EJ200
船（舰）用涡轮发动机
涡轮风扇发动机（航空发动机）
燃烧室
高压透平
转子密封短舱
高压透平工况
•气体温度1800K
•叶片温
度1200K
•冷却气体800K
航空发动机高
温叶片冷却
冷
却技术失效时
神州5号
STS-110 Atlantis
launch on April 8th 2002
火箭发动机
再生冷却的火箭发动机
Transpiration
coolingfor liquid H
2
O
2
rocket
thruster
Convection heat transfer in micro
channel or micro porous structure at
super-critical pressure
大推力液氢液氧火箭发动<
br>机推力室发汗冷却
Bless all those brave men
and women who
go in harm's way for the future
of humanity.
哥伦比亚航天飞机
（Shuttle
Columbia）
Feb. 1
st
, 2003
（STS-107
mission ）
Bless all those brave men and women
who go in harm's way
for the future of humanit
y.
核热火箭
单组元化学火箭
电阻电火
箭
航空航天技术
TSINGHUA
Si
金
玻璃
电阻电热推进器
两层结构的、具有菱形立柱状
加热器的新
型微推进器。喷管喉部尺寸为10－80µm
航空航天技术
TSINGHUA
电阻电热推进器
微型电阻电火箭
微推
进器结构图
气化腔
加热电阻（多晶硅）喷管
390
2
热阻层
（
SiO
2
）
400
Si
10
绝热腔
z
z
气化腔：1000×500×10µm
加热功率：40W
加热电阻：820×440×2µm 加热时间：10µs～1ms
航空航天技术
TSINGHUA
nozzle
reaction
tank
injectors of
the reac
tants
微型化学推进器
同相催化微型化学推进器，采用过氧化氢工
质，测试实验，
脉冲冲量可控制于0.1－1.6mNs
火星探测
轨道保持与姿
态控制