上海交通大学：《过程工程》课程教学资源（PPT课件）热量传递（Heat Transfer）

热量传递概述 ■传热的推动力:物体内部、物体之间的温度差 ■传热操作的应用 ■传热的三种基本方式: 热传导(导热) conduction 对流 convection 辐射 radiation ■传热类型:直接接触式、间壁式、蓄热式

热量传递概述 ◼ 传热的推动力：物体内部、物体之间的温度差 ◼ 传热操作的应用 ◼ 传热的三种基本方式： 热传导（导热） conduction 对流 convection 辐射 radiation ◼ 传热类型：直接接触式、间壁式、蓄热式

温度场 温度在时空分布的总和 T=f(x, y, z, t) 稳态温度场:T=f(xy2 aT 0 T=f(r,y, z,t) n非稳态温度场0

温度场 ◼ 温度在时空分布的总和 ◼ 稳态温度场： ◼ 非稳态温度场： T f x y z t = ( , , , ) ( , , ) 0 T f x y z T t =  =  ( , , , ) 0 T f x y z t T t =   

傅立叶( Fourier)定律 aT dqg

傅立叶（Fourier）定律 dQ T dq dS n   = = − 

平壁稳态热传导 △t R as q bλMR △ R R

平壁稳态热传导 1 2 1 2 1 2 3 1 2 3 t t t Q b R S Q t t q S b t t t Q R R R   −  = = − = =    = = = =

圆筒壁的稳态热传导 △t Q b R S.=2丌rL 2L(2-1)_A2-A 2丌r;L 2TrL q R R2 R3 iq1=242=7343=

圆筒壁的稳态热传导 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 2 1 2 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3 2 ( ) 2 2 ln ln 2 m m m m t t t Q b R S L r r A A S r L r L A r L A Q t t q S b t t t Q R R R r q r q r q       −  = = − − = = = − = =    = = = = = = =

不同流动状态下的温度分布 静止流体:导热 ■层流:导热为主 湍流:导热+对流

不同流动状态下的温度分布 ◼ 静止流体：导热 ◼ 层流：导热为主 ◼ 湍流：导热 + 对流

流动边界层和热边界层 流动边界层( Flow boundary ayer 速度为零至速度等于主体速度的 99的区域等于流动边界层范围 l=999 热边界层( Thermal Boundary layer 与壁面温度的差值等于流体主体 温度与壁面温度差值的9%的T-1=0.99(70-7) 域属于热边界层范围

流动边界层和热边界层 ◼ 流动边界层（ Flow Boundary Layer ） 速度为零至速度等于主体速度的 99%的区域等于流动边界层范围 ◼ 热边界层（Thermal Boundary Layer） 与壁面温度的差值等于流体主体 温度与壁面温度差值的99%的区 域属于热边界层范围 0 u u = 99%0 0.99( ) T T T T − = − W W

牛顿(冷却)公式 dQ=a△TS △T推动力 Q=cS△T 热阻 a s

牛顿（冷却）公式 1 dQ TdS T Q S T S    =   =  = = 推动力 热阻

对流传热系数 不是物性,与下列因素有关 引起流动的原因:自然对流和强制对 流 流体的流动型态:层流和湍流 流体本身的性质 传热面的形状、大小和位置 有关相变化

对流传热系数 ◼ 不是物性，与下列因素有关: 引起流动的原因：自然对流和强制对 流 流体的流动型态：层流和湍流 流体本身的性质 传热面的形状、大小和位置 有关相变化

对流传热系数的经验(准数)关联 u 表征传热系数的准数 Re= luo 确定流动状态的准数 Pr 表示物性影响的准数 λ g△tp 表示自然对流影响的准数

对流传热系数的经验（准数）关联 3 2 2 Re Pr p L Nu Lu c g tL Gr u         = = =  = 表征传热系数的准数 确定流动状态的准数 表示物性影响的准数 表示自然对流影响的准数