传热学的总结

1. 热对流是指由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷，热流体相

互掺混所导致的热量传递过程。热对流仅能发生在流体中，而且由于流体中的分子同时在进

行着不规则的热运动，因而热对流必然伴随又热传导现象。

2. 温度场分为两大类：一类是稳态工作条件下的温度场，此时物体中各点的温度不随时间

而变，称为稳态温度场或定常温温度场；另一类是工作条件变动时的温度场。

3. 习惯上把导热系数小的材料称为保温材料，又称隔热材料或绝热材料。

4. 平均温度不高于350摄氏度时导热系数不大于0.12W/（m.k ）的材料称为保温材料。

5. 对流传热是流体流过固体表面时流体与固体间的热量交换。

6. 对流传热的研究方法有分析法、实验法、比拟法、数值法。

7. 对流传热问题完整的数字描写包括对流传热微分方程组及定解条件，前者包括质量衡

量、动量守恒及能量守恒这三个守恒定律的数字表达式。

8. 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时有两种不同的凝结形式。膜状凝结是凝结液体能很好

的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜。珠状凝结是当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结

液体在壁面上形成一个个的小液体。

9. 当蒸汽流动方向与液膜向下的流动方向相同时使液膜拉薄，h 增大。反方向时则会组滞

液膜的流动使其增厚，h 减小。

10. 液体的汽化分为蒸发和沸腾两种。前者是发生在液体表面上的汽化过程，后面的是液体

内部已产生汽泡的形式进行的汽化过程。

11. 沸腾的三个区域有核态沸腾、过渡沸腾、稳定模态沸腾区。

12. 影响沸腾传热的因素有不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加速度和管内沸腾。

13. 辐射传热是物体之间相互辐射和吸收的总效果。当物体与环境处于热平衡时，其表面上

的热辐射仍在不停的进行但其净得辐射传热量等于零。

14. 热辐射的传递能量的特点有1）热辐射的能量传递不需要其他的介质存在，而且在真空

中传递的效率最高。2）在物体发射与吸收辐射能量的过程中发生了电磁能与热能两种能量

形式的转换。

15. 辐射力是单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范

围内的能量。 光辐射力是单位时间内单位表面积向其上的半球空间的

所有方向辐射出去的在包括含波长在内的单位波长内的能量。

16. 投入辐射是单位时间内从外界投入到物体的单位表面积上的辐射能。

17. 吸收比是物体对投入辐射所吸收的百分数。

18. 光谱吸收比是物体吸收的某一特定波长辐射能的百分数。

19. 表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数X1,2。 ，

20. 集中参数法：当固体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻时，任何时刻固体内部的

温度趋于一致，以致可以认为整个固体在同一瞬间均处于同一温度下。这时所要求的温度仅

是是时间γ的一元函数而与空间坐标无关，好像该固体原来连续分布质量与热容量汇总到一

点上，而只有一个温度值那样。这种忽略物体内部导热热阻的简化分析方法称为集中参数法。

显然，如果物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，或表面传热系数极低，则其非稳态

导热都可能属于这一类型的问题。例如，测量变化着的温度的热电偶就是个典型的实例。

21. 数量及分析方法的基本思想 ： 所谓数量级分析，是指通过变焦方程式中各项数量级

的相对大小，把数量级叫大的保留下来，而舍去数量级较小的项，实现方程式的合理化。数

量及分析方法在工程问题分析中具有广泛的实用意义。

22 蒸汽中含有不凝结气体，如空气，即使含量极微，也会对凝结传热产生十分有害的影响。

例如，水蒸汽中质量占1％的空气能使表面传热系数降低60％，后果是很严重的。

23. 一般来说，当水蒸气波动方向与液膜向下的流动方向时，使液膜拉薄，h 增大；反方向

时则会阻滞液膜的流动使其增厚，从而使h 增小。

24 一，自然对流区：壁面过热度较小时，壁面上没有气泡产生，传热属于自然对流工程。

二，稳态沸腾区：当加热壁面的过热度 后，壁面上个别地点开始产生气泡，汽化

核心产生的气泡彼此互不干扰，称孤立气泡区。三，过渡沸腾区:从峰值点进一步提高 。

传热规律出乎寻产的变化。四，膜态沸腾区：从 起传热规律再次发生转折。这时加热面

上已形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规律的排离膜层， 随 的增加而增大。

25 . 强化沸腾传热的基本原则是尽量增加加热面上的蒸汽核心，即产生气泡的地点。

26. 工业界已经开发出两类增加表面凹坑的方法；⑴用烧结丶钎焊丶火焰喷涂丶电离沉积

等物理与化学的方法在传热的基本表面上造成多孔结构。⑵采用机械加工法在传热管表面上

造成多孔结构。

27. 只要物体的温度高于“趋于零度”，物体总是不断的把热能转变为辐射能，向外发出热

辐射。同时，物体亦不断地吸收周围物体投射到它表面上的热辐射，并把吸收的辐射能重新

转变成热能。辐射传热就是指物体之间的互辐射和吸收的总效果。

28. 与导热丶对流相比，热辐射这种传递能量方式有两个特点；一，热辐射的能量传递不

需要其他介质的存在，而且在真空中传递的效果最高。二，在物体发射与吸收辐射能量的过

程中发生了电磁能和热能两种能量的转换，这两个特点都是由辐射是电磁波的传递这个基本

事实所决定的。

29. 单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能

量称为辐射力。

30 . 单位时间内单位表面积向其上的半球空间所有方向辐射出去的在包含波长γ在内的单

位波场内的能量称为光谱辐射力。

31. 物体的光谱吸收比随波长而异的这种特性称为物体的吸收具有选择性。

32. 特别指出，世上万物呈现不同的颜色的主要原因也在于选择性的吸收与辐射。当阳光

照射在物体表面时，如果该物体几乎全部吸收各种可见光，它就呈黑色；如果几乎全部反射

可见光，它就呈现白色；如果几乎均匀吸收各色可见光并均匀的反射各可见光就呈现灰色；

如果只反射了一种波长的可见光而几乎全部吸收了其他可见光，它就呈现被反射的这种辐射

线的颜色。

33. 在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体、

34. 在热平衡条件下，任何物体的自身辐射和它对来自黑体的辐射的吸收比的比值，恒等

于同温度下黑体辐射力。

35. 基尔霍夫定律告诉我们，物体的吸收比等于发射率。但是，这一结论是在“物体与黑

体投入辐射处于热平衡”这样严格的条件下成立的。

1. 热量传递的三种基本方式为热传导、热对流、热辐射

2. 热流量是指单位时间内所传递的热量，单位是W 。热流密度是指单位传热面上的热流

量, 单位是W/m2。

3. 总传热系数是指传热温差为1K 时单位传热面积在单位时间内的传热量，单位是W ／

(m2·K) 。

4. 导热系数的单位是W ／(m·K) ；对流传热系数的单位是W ／(m2·K) ；传热系数的单

位是W ／(m2·K) 。

5. 稳态传热过程是指物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。

6. 非稳态传热过程是指物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。

7. 某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m2.K) ，对流传热系数

为70W/(m2.K), 其复合传热系数为（100 W/(m2.K) ）

8. 一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2.K) ，热流体侧的传热系数为200W/(m2.K) ，

冷流体侧的传热系数为250W ／(m2.K) ，平壁的厚度为5mm ，则该平壁的导热系数为5

W/(m.K)，导热热阻为0.001(m2.K)/W

9. 已知平壁厚0.02m ，热阻为0.02m 2.K/W，其导热系数为1 W/(m·K)

10. 导热基本定律是定律傅立叶，可表述为。

11. 非稳态导热时，物体内的温度场和热流量随时间而变化。

12. 导温系数的表达式为a=λ/cρ，单位是,m 2/s，其物理意义为材料传播温度变化能力的指标。

13. 第三类边界条件指已知物体边界与周围流体间的表面传热系数h 及周围流体的温度t f

14. 影响自然对流传热系数的主要因素有：流动起因，流动速度，流体有无相变，壁面的几

何形状、大小和位置，流体的热物理性质。

15. 大容器饱和沸腾曲线可分为自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾四个区域，其中

核态沸腾具有温差小、热流大的传热特点。

16. 在蒸汽的凝结过程中，珠状凝结的传热系数大于膜状凝结。

17. 黑体是指吸收比为0的物体，白体是指反射比为0的物体，透明体是指投射比为0的物

体。灰体是光谱吸收比与波长无关的的物体。

18. 角系数具有相对性、完整性、分解性的特性。

19. 气体辐射具有2个特点：①气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性，②气体的辐射

和吸收在整个容积中进行。

20. 角系数相对性用公式可写成A 1X 1,2= A2X 2,1 21。对流传热与辐射传热的综合过程称为

复合传热。

21. 传热系数是指冷热流体温度差为1℃时的传热热流密度，单位是W ／(m2．K) 。

22. 传热器的热计算方法有平均温压法和传热单元数法。

23. 传热过程是指热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程

24. 传热器的效能是指换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比

（1）一直径为5mm 的钢球，初始温度450℃，突然被置于温度30℃的空气中。设钢球与

周围传热系数24W/（m ²·k ）试计算冷却到300℃所需的时间。C=0.48kJ/(kg·k) ，

ρ=7753kg/m³, λ=33W/（m ·k ）。

解：首先检验可否用集中参数法。计算Bi 数：Bi=h(V/A)/λ=h×

4/3πR ³/(4πR ²)/λ=hR/3/λ=24×0.025/3/33=0.00606

法。hA/ρcV=24×4π×(0.025)²/7753×480×(0.025)³=7.74×10ˉ⁴

t-t ∞/to-t∞=300—30/450—30=exp(-7.74×10ˉ⁴T) 解得：T=570s=0.158h

(2) 一温度计的水银泡呈圆柱形，长20mm 内径4mm 初始温度to 。设水银泡同气体间

的对流传热表面传热系数11.63W/(m²·k) ，试计算此条件下温度计的时间常数，并确定插

入5min 后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几？水银的c=0.138kJ/(kg·k) 、

ρ=13110kg/m³ λ=10.36W/(m·K) 。

解：首先检验能否用集中参数法。 V/A=πR ²l/(2πRl+πR ²)=Rl/2(l+0.5R)=0.953×10ˉ³ m

Bi=h(V/A)/λ=11.63×0.953×10ˉ³/10.36=1.07×10ˉ³

时间常数 Tc=ρcV/hA=(3110×138×0.953×10ˉ³) /11.63=148 s Fo = aT/(V/A)²=

λT/cp（V/A）=（10.36×5×60）/(13110×138×(0.953×10ˉ³)²=1.89×10³ θ/θo=exp(-Bi·Fo)=exp(-1.07×10ˉ³×1.89×10³)=exp(-2.02)=0.133

即经5min 后温度计读数的过余温度是初始过余温度的13.3%

（3）一直径为5cm 、长30cm 的钢圆柱体初始温度为30℃，将其放入炉温为1200℃的加

热炉中加热，升温到800℃取出。设钢圆柱体与烟气间的复合换热表面传热系数140W/(m²·K),

钢的C=0.48kJ/(kg·k) ，ρ=7753kg/m³, λ=33W/（m ·k ）。 问需多长时间才能达到要求。

解：首先检验能否用集中参数法。

Bi=h(V/A)/λ=h[(πd ²l/4)/(πdl+2πd ²/4)]/λ=h(dl/4)/λ(l+d/2) =[140×(0.50×

0.3/4)]/[33×(0.3+0.025)=0.049

因 hA/ρcV = h/ρc ×(V/A)ˉ¹ = h/ρc ×4(l+d/2)/dl=140×4×0.325/7753×480×0.05

×0.03 = 0.326×10ˉ² s ˉ¹

θ/θo=t ﹣t ∞/to﹣t ∞=(800﹣1200)/30﹣1200=0.342=exp(﹣hA/ρcV T)

0.342=exp(﹣0.326×10ˉ² T ) 解得 T = 329 s