《传热学基础》复习提纲-1廖

同学们复习《传热学基础》辛苦了！现在关于复习提纲作具

体的说明（注意有些内容要结合书本来看）。

第一及第二章 绪论及导热

复习提要：

1、需要掌握的概念包括：传导传热、对流传热、辐射传热、温度场、等温面、等温线、温

度梯度、傅里叶定律、导热系数、对流换热系数、热流、热流密度、线热流密度、热阻、面

积热阻、稳态导热过程、泊松方程、接触热阻、复合平壁、内热源、热源强度、形状因子等。 温度场：某一时刻物体中所有各点温度分布的总称称为温度场。

温度梯度：温度差Δt与沿法线方向两等温面之间的距离Δn的比值的极限，叫温度梯度，

t t 即gradt lim() n 。 n 0 n n

导热系数：由傅立叶定律中 |q|它是当物体内温度降得到的比例系数称为热导率，| | n

度为1K/m时，在单位时间内，通过单位面积所传导的热量。

对流换热系数：又称为表面传热系数，它是由牛顿冷却公式q=h△t得到的比例系数，单位

为W/(m2·K)。

热流量：单位时间内，通过面积A所传递的热量，以Φ表示，单位为W。

热流密度：单位时间内经过单位面积所传递的热量，以q表示，单位为W/m2。(也可定义为：

单位时间内通过的热流)

线热流密度：单位长度上的热流量，用ql表示，单位为W/m。

傅里叶定律：在导热过程中，单位时间内通过给定截面的导热量，正比于垂直该截面方向上

的温度变化率和截面面积。

热阻：热量传递过程的阻力，用R表示，单位为K/W，公式为R t。

稳态导热过程：物体中各点温度不随时间而改变的热传递过程称为稳态热传递过程，用公式 t 0。 表达就是

泊松方程：泊松方程是常物性、稳态、三维且有内热源问题的温度场控制方程式。用公式表

达就是 t t t 0 2 2 0或者 2t 2 x y z 222

接触热阻：两物体表面在接触面上只有部分点接触，层与层之间有一薄层空气隙存在而形成的附加热阻，这种热阻称为接触热阻，用公式表达就是R tc

。

减少接触热阻的方法包括：①在圆管上缠绕金属环；②在界面处敷设导热系数比空气大得多的导热油；③施以一定压力，加大接触面积，赶走气体；④在接触面上衬以铜箔、银箔之类导热性能优良的材料。

复合平壁：无论沿宽度或厚度方向都是由非匀质材料所组成的平壁，称为复合平壁。 热源强度：单位时间单位体积所释放的热量，用 表示，单位为W/m3。

形状因子：两个等温面间导热热流量可以表示成统一的形式：

S(t1 t2) ，其中S与导热物体的形状及大小有关，称为形状因子。

2、填空、选择等需要注意的单位包括导热系数、对流换热系数、热流、热流密度、热阻、面积热阻、热源强度（内热源），也要会计算。

3、计算需要掌握的公式包括单层平壁的热流导热公式、单层平壁的热阻公式计算、多层平壁的热流导热公式、多层平壁热阻公式、单层圆筒壁热流导热公式、单层圆筒壁的热阻公式、多层圆筒壁热流导热公式、多层圆筒壁的热阻公式（以上公式都包括导热系数是变量和常物性情况，多层计算主要是重视双层问题）、复合平壁的化简及热阻和热流计算、牛顿冷却公式等，对于含内热源的计算只需了解，对于多维导热公式更是作一般性了解。 A A(t1 t2)，单层平壁的形状因子为单层平壁导热公式： 。

n iAt t(t1 tn 1) 1n 1。 多层平壁的导热公式： ii 1 ii 1

iAn

单层圆筒壁导热公式： 2 （lt1 t2）2 （lt1 t2） ，单层圆筒壁的形状因子为22ln（)ln（)r1d1

2 l

d。 ln（2)d1

多层圆筒壁导热公式： t1 tn 1

ndi 1。 1ln dii 12 l i

4、填空、简答题及计算还有判断部分要注意包括：

(1) 传热学是研究什么样问题的学科。

(2) 傅里叶公式里如何确定热流方向与温度梯度方向之间的关系，如何利用傅里叶公式求热流密度及热流，要知道哪个是矢量，哪个是标量。

(3) 切记稳态导热时，多层平板导热热流密度处处相等，而多层圆筒壁线热流密度处处相等，单层平壁导热温度分布呈线性变化，而单层圆筒壁呈对数曲线变化。(导热系数为常数时)

(4) 导热系数跟什么因素有关，会判断一般什么物质导热系数大，什么物质导热系数小，导热系数跟热阻是什么关系，能够利用导热系数的大小说明对热传递过程的影响。

(5) 当导热系数与温度成线性关系时，沿平壁导热有什么规律。

(6) 如何理解接触热阻，接触热阻跟哪些因素有关，如何减小接触热阻，另外还要弄清接触热阻是不是在任何情况下都是不利的，何种情况下要它是有利的，并且要想方设法增大接触热阻？

(7) 如何理解一维稳态和二维稳态导热，它们的异同在什么地方，特别是要吃透“稳态”到底是怎么回事，如何理解有内热源的稳态导热的特点。

(8)工程中的四类导热材料： A、均匀、各向同性导热材料——例如:岩石、金属；

（物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，即某一物体在不同的方向所测得的性能数值完全相同。亦称均质性。）

B、均匀、各向异性导热材料——例如：木材、石墨、变压器的铁芯、超级保温材料；

C、不均匀、各向同性导热材料——例如：空心粘土砖、炭纤维材料；

D、不均匀、各向异性导热材料——人造板、航天飞行器燃烧室层板；

第三章 对流传热

复习提要：

1、需要掌握的概念包括：牛顿冷却公式、强制对流、自然对流、层流、湍流、相似原理、雷诺数、努塞尔数、普朗特数、流动边界层、均匀热流、均匀壁温、定性温度、当量直径、横掠单管、流动脱体、叉排、顺排。

强制对流：由于外部动力源造成的流体流动。

自然对流：由于流体各部分温度不均匀而使内部出现密度差造成气体的浮升而引起的对流换热现象称为对流换热。

层流：流体微团沿着主流方向作有规则的分层流动。

湍流：流体各部分发生剧烈的混合。

相似原理：两个同类的物理现象如果在相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称两现象彼此相似，这就是相似原理。 雷诺数：它是惯性力与粘性力之比的一种度量。Re ul

，u为流体流速，l为特征长度（平

板取板长度l，管内强制对流时取为管内直径d，横掠单管时取管外直径d）， 为流体的动力粘度。 努塞尔数：壁面上流体的无量纲温度梯度。

系数，l为特征长度。

流动边界层：在固体表面附近流体流速发生剧烈变化的薄层就称为流动边界层，又称为流动边界层（又称速度边界层）。

定性温度：在工程计算中经验地按某一特征温度来确定物性参数，并把物性参数作为常量处理。这一特征温度称为定性温度。选择有三种方案：流体的平均温度tf，壁面的平均温度 Nu hl ，h为对流换热系数， 为流体的导热

1tw，流体及壁面的平均温度(tf tw)。 2 横掠单管：流体沿着垂直于管子轴线的方向流过管子表面。

流动脱体：流体横掠管道时，流体从边界层内缘脱离壁面而形成的脱体称为流动脱体。

2、简答题及填空还有判断部分要注意包括：

(1) 影响对流换热的因素、流体的流动状态分类(根据雷诺数大小)、影响对流换热系数的物性参数。

(2) 近壁面处对流传热微分方程表达式及其意义、相似原理的充要条件、雷诺数Re、努塞尔数Nu、普朗特数Pr的公式表达及其释义。

(3) 管槽内强制对流局部传热系数的特点（层流和湍流，会用曲线表达）、均匀热流和均匀壁温条件下流体截面平均温度及管壁温度的变化情况(既能用文字表达，还能用图形表达)。

(4) 高雷诺数及低雷诺数条件下流体产生脱体的角度位置及局部对流传热系数变化特点。

(5) 流体横掠单管及在管内流动情况下的异同点，横掠单管产生脱体的条件。

(6) 叉排和顺排的优缺点及影响管排平均换热性能的因素。

一些知识要点：

（1）影响对流换热因素：流体流动的起因；流体有无相变、流体的流动状态、换热表面的几何因素、流体的物理性质等。

（2）强制对流流体的流动状态依据雷诺数不同进行分类：

掠过平板对流——当Re＜5×104时，层流；当Re＞5×104时，湍流；

管内强制对流——当Re＜2300，层流；Re＞104，湍流；界于之间为过渡区；

流体横掠单管对流——当10＜Re≤1.5×105时，层流，绕流体产生脱体发生的角度位置

80 85；Re≥1.5×105时，湍流，绕流体产生脱体发生的角度位置大约 140。

大空间和有限空间内自然对流的流动状态判断依据：Gr——格拉晓夫数

（3）水平板自然对流传热的流动状态判定。

（4） 影响表面传热系数的物性参数包括u、l、 、 、 、Cp、tw、tf以及各参数的代表意义，u为流体速度，l为换热表面的特征长度，ρ为流体密度，η为动力粘度，λ为导热系数Cp为定压热容，tw、tf分别为壁面温度和流体温度，则h=f(u、l、 、 、 、Cp、tw、tf)。

（5）相似原理的充要条件：（1）同名的已定特征数相等；（2）单值性条件相似：① 初始条件；②边界条件；③ 几何条件；④ 物理条件。

（6）管槽内强制对流局部传热系数的特点：

层流：入口处局部对流换热系数最大，而后沿主流方向逐渐降低，至充分发展段时达到稳定值。（图见课本。）

湍流：入口处局部对流换热系数最大，沿主流方向逐渐降低，而后由于湍流的扰动与混合使局部表面传热系数有所提高，再逐渐趋向一个稳定值。（图见课本。） 均匀热流条件下流体截面平均温度及管壁温度的变化：截面平均温度及管壁温度均逐渐增大，它们的差值在入口段逐渐增大，至充分发展段差值趋向稳定值。 均匀壁温条件下流体截面平均温度及管壁温度的变化：壁面温度恒定不变，流体温度从入口处逐渐增大，与壁面温度差值逐渐变小，直至达到稳定值。

（7）记住Dittus-Boelter公式表达，对于常规流体的Dittus-Boelter公式修正分别要从变物性影响的修正、入口段的影响修正及非圆形截面的槽道修正，要理解修正的方法。

（8）叉排和顺排的优缺点：叉排：热量交换强度大，但所受的阻力大，且不易清洗；顺排：