热传导资料(完成)

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1、传热学基础传热学基础11.热量传递的三种基本方式11.1热传导11.2热对流与对流换热11.3热辐射2附表：各种物质的导热系数：22.对流换热分类33.热辐射的基本定律33.1热辐射的本质和特点33.2物体的热辐射特性-吸收、反射和透射43.3实际物体的吸收特性54.传热的增强和削弱64.1强化传热的基本途径64.2增强传热的方法如下64.3削弱传热的方法61.热量传递的三种基本方式热量传递共有三种基本方式：热传导（HeatConduction）；热对流（HeatConvection）；热辐射（HeatRadiatio

2、n）1.1热传导是指一个物体各部分之间或各物体之间存在温差且无相对宏观运动时发生的热量传递现象。导热是物质的固有本质，无论是气体、液体还是固体，都具有导热的本领。不存在绝对绝热的物质。影响因素：导热系数、温差、几何因素。导热系数λ单位为W/m.K；它取决于物质的热力状态，如压力、温度等。导热系数单位可以详细写为：λ=（散热功率W乘以材料厚度M）除以（材料面积M2乘以冷热面温差ΔK）。其中，散热功率是指透过材料散失的热量。1.2热对流与对流换热热对流指流体中温度不同的各部分物质在空间发生宏观相对运动引起的热量传递现象。热

3、对流通常不能以独立的方式传递热量，它必然伴随着热传导。对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象，它与流体的流动机理密不可分；同时，由于导热也是物质的固有本质，因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)联合作用的结果。1.3热辐射当物质微观粒子(原子)内部的电子受激和振动时，将产生交替变化的电场和磁场，所发出电磁波向空间传播，即为热辐射。从物理本质上讲，热辐射(thermalradiation)和其他所有各种辐射一样，都是电磁波。影响因素：物体表面辐射力、表面状况、表面空

4、间相对位置需要注意的是，所有温度高于绝对零度（-273℃）的物体均向外辐射热量。附表：各种物质的导热系数：※非金属材料的导热机理：非金属物质多属于多孔性材料，其内部孔隙部分充满着空气。其导热机理一般是通过材料的实体和孔隙空气两部分热量传递综合作用的结果，如果空隙大到一定程度，也会存在对流换热和辐射换热方式。n多孔性材料导热系数的影响因素：多孔材料湿度越大，λ也越大。建筑材料，尤其是保温材料要防潮；多孔材料密度越小即孔隙中空气量越多，材料导热系数越小。但密度也不能过小，否则由于对流换热强度的增大，材料导热系数反而增加。2

5、.对流换热分类n由于流动起因的不同，对流换热分为强制对流换热与自然对流换热两大类；例如风扇就可以视为强制对流换热。大气中热空气的上升就可以视为自然对流换热。n按照流体在换热中是否发生相变，对流换热可分为单相流体对流换热和相变对流换热；相变换热技术举例，应用于CPU的热管：3.热辐射的基本定律3.1热辐射的本质和特点3.1.1发射辐射能是各类物质的固有特性。热辐射是电磁波的一种，电磁波的波长范围可从几万分之一微米到数千米，它们的名称和分类如图所示。通常把λ＝0.1—100μm范围的电磁波称热射线，其中包括可见光线、部分紫

6、外线和红外线具有波动和量子特性。3.1.2特点n热辐射的本质决定了热辐射过程有如下三个特点：⑴辐射换热与导热、对流换热不同、它不依赖物体的接触而进行热量传递，而导热和对流换热都必须由冷、热物体直接接触或通过中间介质相接触才能进行。因此热辐射在真空中亦可进行，例如太阳光可以穿越1.5亿公里的真空到达地球表面。⑵辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化，即物体的部分内能转化为电磁波能发射出去，当此波能射及另一物体表面而被吸收时，电磁波能又转化为内能。⑶一切物体只要其温度T＞0K，都会不断地发射热射线。当物体间有温差时，高温物体

7、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，因此总的结果是高温物体把能量传给低温物体。即使各个物体的温度相同，辐射换热仍在不断进行，只是每一物体辐射出去的能量，等于吸收的能量，从而处于动平衡的状态。3.2物体的热辐射特性-吸收、反射和透射n当热射线投射到物件上时，遵循着可见光的规律，其中部分被物体吸收，部分被反射，其余则透过物体。n在物体表面对射线的吸收、反射和透射的过程中，能量平衡关系为：n由此可定义吸收率、反射率和透射率：n物体吸收率：；物体反射率：；物体透射率n其中；对于单色吸收率、单色反射率、单色透射

8、率：n为研究辐射特性可提出以下理想辐射模型：n黑体：α=1ρ=0τ=0；n白体：α=0ρ=1τ=0；n透明体：α=0ρ=0τ=1n自然界和工程应用中，完全符合理想要求的黑体、白体和透明体虽然并不存在，但和它们根相象的物体却是有的。例如，煤炭的吸收比达到0.96，磨光的金子反射比几乎等于0.98，而常温下空气对热射线呈现透明的性质。