课程编号：08140081
课程类别：专业选修课程
授课对象：热能与动力工程、建筑环境与设备工程专业
开课学期：第7学期
学分：2 学分
主讲教师：戴苏明
指定教材：杨世铭等，《传热学》，高等教育出版社，1998年第三版
教学目的：
本课程是为本科高年级学生开设的选修课程。为有意在工程热物理的基础课程得到提高的学生进行内容的补充和提高。尤其是对有意想报考研究生的高年级学生，为提高考试成绩有积极的作用。本课程的教材与前期教学用教材相同，但在很多概念和方法上融会了授课者多年的教学经验及思想方法。
第一部分 稳态导热
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、导热微分方程
1.决定微分方程形式的几个因素
⑴ 坐标系统:笛卡尔坐标、柱坐标、球坐标
⑵ 坐标维数：一、二、三
⑶ 物性：
⑷ 状态：稳态导热、非稳态导热
⑸ 附加能源：内热源存在，即。
2.三种坐标系中方程的形式（常物性）
⑴ 笛卡尔坐标（三维）
⑵ 柱坐标（一维）
⑶ 球坐标（一维）
以上方程中，
① 均已认定λ为常数。
② 为单位体积的发热量，单位为。
③ 为物性量，称为热扩散率（或导温系数）。
④ 在柱坐标，一维、稳态导热时，特别要注意当内热源一项为零时方程的形式。
⑤ 导热系数的影响
一般地有，（b≥0）
当b为零时，λ为常量。
3. 定解条件
（1）初始条件：
（2）边界条件
① 第一类B.C.
② 第二类B.C.
③ 第三类B.C.
（3）隐含条件
① “某处温度值有限”
例如对形如的通解，若边界条件定义处有确定的物理意义，则可确定。
② “某处为绝热表面”
③ “某处温度有最大值”
（4）温度分布曲线
① 笛卡尔坐标中，一维稳态导热且无内热源时，边界条件不影响温度分布曲线形状。
由一次积分的结果，其通解，为常数。
边界条件的不同只决定方程的特解形式，而温度分布呈直线形状是不会改变的。
② 常物性时，分布曲线与导热系数λ无关。
导热体内部曲线：（1）λ的影响
③ 导热体外部曲线：（2）坐标的影响
（3）内热源的影响
④ 数学形式与物理意义的一致：
二、伸展体（含肋片或翅片）问题
伸展体模型属于一维导热问题。
1.依据能量平衡关系建立导热方程
⑴ 直接应用：注意外部提供的能量与内部能量源的关系。
⑵ 微元体的划分原则基于能量平衡关系：
导入微元体的总热流量 + 微元体内热源的生成热
= 导出微元体的总热流量 + 微元体内能的增加量
等式右端第二项是与时间有关的量
2.方程的解及相关结果
⑴ 温度场的分布
⑵ 传热量的计算
① 微分方法：计算两端导热量之差。即
② 积分方法：计算表面散热量，即
⑶ 肋片效率
① 定义
3.对直肋解的分析（参见P.38）
⑴ 边界条件：
⑵ 解的形式：
⑶ 肋端温度
⑷ 全肋散热量
⑸ 肋效率
4 测温套管的误差问题 参见P.39，例题2-5
特别要注意P.40中的小字部分对本例题的讨论。
三、准一维稳态导热问题
1. 对通过变截面及变导热系数的一维、稳态、无内热源的导热问题
2. 多层壁模型
四、二维稳态导热问题
五、问题的多种解法
六、形状因子
取决于等温面面积沿热流途径改变的性质
七、稳态导热问题的数值解
（1）温度场建立的坐标形式：笛卡尔坐标、柱坐标
（2）网格的划分
（3）几何边界的特点：凸、凹角，斜边（参见P.106，F.4－5）
（4）各类边界条件的建立
（5）内热源：ΔV
（6）差分方程的建立原则：
第二部分 非稳态导热
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、一维非稳态导热方程的讨论
二、满足集总解的非稳态导热
1.几何、物理要素
2.满足集总解的条件
3. 建立不稳态导热方程的原则－能量平衡
（1）可以是各种形式的能量：
（2）为总自身发热量（W）
（3）内能的增量
4. 对解的分析
⑴ 时间常数
当物体的过余温度达到初始值时所需的时间。
⑵ 傅里叶准则
其中，L为特性尺寸；为热传导率。
物理意义：
为从边界上开始发生热拢动时刻起到所计算时刻止的时间
小括号内的量为使热扰动扩散到L2的面积上所需时间
⑶ 毕渥准则：
物理意义：
导热热阻与对流热阻之比。
因此，集总解的形式又可表示为：
⑷ 几种极限条件
⑸ 散（吸）热量
总散（吸）热量
⑹ 传热热量之比
⑺ 不同几何形状物体加热或冷却速度的比较
⑻ 温度分布曲线的特点
考察在第三类边界条件下的数学形式
此式有着非常具体的几何意义。如右图可见
该边界条件正好表示了任一时刻温度分布曲线在边界处的斜率。
而且可以看出，
当时，温度分布曲线为一簇平行线；
当时，温度分布曲线在边界处的斜率为边界面本身。
三、非稳态导热的正规热状况问题的讨论
1. 研究前提：级数解，
当傅里叶数后，可仅取n＝1时的解的形式：
参见P.73，式（3－22）
（1）的值与毕渥数有关，即。
（2）
此式说明，当满足后，尽管各自均与τ有关，但其比值与τ无而仅取决于几何位置及边界条件（毕渥数）。
2. 绘制诺谟图的依据
其中
四、非稳态导热的差分方程
（1）非稳态导热的差分方程形式：
根据能量守恒定律列方程，向前差分：
整理得：
（2）差分方程的稳定性条件
显式差分方程的特点：
稳定性条件，应满足的系数≥0
即
（3）稳定性条件发生变化的因素
10物理条件内热源存在与否
20边界条件 （第一、二、三类）
30几何条件 （二或三维）
（4）数值解法的差分方式
10向前差分：显式差分
20向后差分: 隐式差分
30中心差分
第三部分 边界层理论
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、边界层概念
⒈ 层流
⒉ 湍流
⒊ 过渡流
⒋ 层流底层
⒌ 速度边界层
⒍ 温度边界层
注意：P.139 图5－6中对上述各概念的解释。P.140 提及的“四个基本要点”
二、流换热微分方程
⒈ 笛卡尔坐标中的二维流场
⑴ 质量方程（连续性方程）
⑵ 动量方程（沿X方向）
⑶ 能量方程
对微元体，研究x,y方向上的热焓、导热和微元体自身内能变化间的能量平衡。
① 热焓增量：
② 导热增量：
③ 内能增量：
⑷ 传热方程
⒉ 柱坐标中的二维流场
⑴ 动量方程
⑵ 能量方程
① 流动热焓
② 流动热焓在x方向的增量
③ 径向的导热
④ 径向导热在r方向的增量
依照能量守恒定律
①＋②＝③＋④
⑶ 数量级比较
在对微分方程进行简化时非常重要。其任务是对影响方程各项的主次进行比较，舍去次要影响项。
三、边界层积分方程组
⒈ 方程组建立的对象针对边界层内的流动。
⑴ 质量积分方程
⑵ 动量积分方程
⑶ 能量积分方程
⑷ 壁面局部切应力
⑸ 摩擦系数
⒉ 边界层速度分布与温度分布：
⑴ 速度分布
由边界条件确定系数a、b、c、d。
⑵ 温度分布
边界条件可确定系数a、b、c、d。
⒊ 传热方程
四、边界层解的结果
⒈ 速度边界层厚度
⒉ 热边界层厚度
⒊ 壁面切应力
⒋ 摩擦系数
⒌ 局部传热系数
⒍ 努赛尔数
五、边界层的“平均值”
⒈平均速度
⒉ 无量纲平均速度
⒊ 平均流量
⒋ 平均换热系数
⒌ 平均努谢尔特数
⒍ 平均温度
⒎ 平均摩擦系数
六、边界层的比较
第四部分 对流换热实验关联式
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、对流换热实验关联式的普遍形式
设某流动型式的实验关联式为
先令并两边取对数，得
则
此方程类似线性方程：
二、对流换热的型式及对应关联式
1．纵掠平板
⑴ 局部换热系数
层流段
湍流段
⑵ 平均换热系数
依临界雷诺数为判断依据。
⑶准则方程中的特性长度和定性温度
① 特性长度
② 定性温度
2．管内流动
⑴ 层流
临界雷诺数
⑴ 层流条件下，热边界层的影响不能忽略
例如，对圆管有：（常热流）（常壁温）
⑵ 对等截面直通道的情形，层流充分发展时的Nu数与Re数无关。
⑶ 即使用当量直径作特性长度，不同截面管道层流充分发展的Nu数也不相等。
⑵ 湍流
加热流体时，n=0.4；冷却流体时，n＝0.3。
影响努塞尔数的几个因素：
① 非均匀物性场
平均速度
平均温度
② 入口段效应 P.167，（5－64）
③ 大温差修正 P.165气体，（5－55a）
④ 非圆形管道
特性长度为当量直径
Ac为流道截面积；P为润湿周长。（5－63）
⑤ 弯管 P.167
3．横掠单管
P.172图5－21，（b）
及P.173图5－22的曲线。
4.横掠管束换热实验关联式
叉排顺排
三、自然对流
1.大空间自然对流
⑴ 边界层u分布
边界层t分布
⑵ 动量方程的推导 P.181
⑶ 实验关联式 P.183（5－79）
格拉晓夫数
⑷ 常热流密度条件 P.184（5－83）
⑸ 自模化 P.185
2．小空间自然对流
⑴ 实验关联式（5－86）
⑵ 当量导热系数λe
⑶ 当量对流换热系数
比较可得
⑷ 当量努塞尔数
四、准则数（无量纲）
（1）雷诺准则（2）努谢尔特准则（3）斯坦顿准则（4）格拉晓夫准则
（5）格拉晓夫准则 （6）伽里略准则（7）雅可比准则（8）贝克利准则
（9）瑞利准则（10）毕渥准则（11）傅里叶准则（12）j因子
第五部分 凝结与沸腾换热
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、凝结换热边界层的特点：根据若干合理的假设对动量方程和能量方程进行简化以得到方便可解的形式。
二、凝结边界层的速度和温度分布
⒈ 微分方程组
⒉ 简化后的方程组及边界条件
⑴ 方程组⑵ 边界条件⑶ 方程的解
① ②
在确定的某边界层上，温度按线性分布。
三、边界层内容微元体划分及质量流量关系
⑴ 凝液质量流量
⑵ 能量平衡关系
⑶ 边界层分布
四、凝结换热系数
⒈ 局部换热系数
⒉ 平均换热热系数
五、层流膜状凝结换热准则关系式
⒉ 凝结准则
垂直壁理论解
水平管理论解
六、影响膜状凝结的因素（参见 P.212，6－3）
七、沸腾换热
掌握一些基本概念
参见P.216，图6－11
八、影响沸腾换热的因素参见P.227，6－6
⒈ 不凝结气体
⒉ 过冷度
⒊ 液位高度
⒋ 重力加速度
⒌ 沸腾表面的结构
第六部分 辐射理论与角系数
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、黑体辐射的定律
⒈ 普朗克定律
⒉ 维思位移定则
⒊ 施特番定律
⒋ 兰贝特定律：定向辐射强度与方向无关
二、辐射表面的表面性质
⒈ 基尔霍夫定律
⑴ 在热平衡条件下得出
⑵ 温度不平衡条件下的几种不同层次
⒉ 发射率
⒊ 单色吸收 率灰体 非灰表面的吸收率
⒋ 由基尔霍夫定律引出的一些法论适用、含义
三、角系数
⒉ 角系数的属性
⑴ 封闭性⑵ 完整性⑶ 相对性⑷ 可分性⑸ 可加性⑹ 传递性⑺ 对称性
⒊ 角系数的求法
⑴ 直接积分法⑵ 图解法（单位球法）⑶ 代数法⑷ 交叉线法
第七部分 辐射换热计算
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、漫射灰体表面间的辐射换热
⒈ 一组概念
⑴ 辐射力
⑵ 同温度的黑体辐射力
⑶ 有效辐射
⑷ 投入辐射
⑸ 某两面间的辐射热量（以三个面辐射系统为例）
⑹ 某一面的辐射换热量
2 重辐射表面
二、确定参与辐射换热表面数的原则
以表面性质和参数状态的一致确定一个面
三、系统黑度
确认为两个面之间的换热，并以某一面为基准
⑴ 两面相差无几，即
⑵ 两面相差很大，即
⑶ 隔热板：相对的若干块大平板，隔板的两面均对辐射有贡献
⑷ 测温套管：辐射和对流的组合
① 无套管时的能量平衡关系，对热电偶而言为，烟气对其的对流换热量，等于其对壁面的辐射换热量：
② 有套管时能量平衡关系，对套管而言为，热电偶对其的辐射换热量＋烟气对其的对流换热量＝其对壁面的辐射换热量
⑸ 结霜问题：环境温度与太空温度有别
四、辐射网络
⑴ 辐射热阻
① 表面热阻：某一个表面
② 空间热阻：某两个表面
⑵ 依热阻阻值简化辐射关系
① 某热阻值为零。如
② 某热阻值为无穷大。如
⑶ 重辐射面在辐射网络中为浮点
重辐射面只是起到传递辐射能量的作用，本身无净能量交换。
重辐射面的温度由确定：
五、气体辐射
⑴ 贝尔定律
⑵ 平均射线行程L的定义
⑶
六、太阳辐射（集热器）
（1）穿透吸收
（2）散热：以流（小空间、大空间）、辐射
（3）集热器的效率、依据
第八部分 传热过程与换热器
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、主导方程
（1）
（2）
二、传热系数k
1．平壁（1）P.313（9-1）（2）辐射参与的情况
2．圆管
（1）传热系数 P.143，（9-4）（2）总热阻 P.315，（9-5）
3．肋片：形式与圆管相仿
（1）基准面积、肋面积
（2）（2）肋化系数
（3） 肋效率P.41，（2-39）（2-40）
（4）k与热阻的关系
倒数关系但要看所研究的部分尚确定
（5）污垢热阻的影响
洁净换热面的传热系数
有污垢表面的传热系数
4．确定传热过程分热阻的威尔逊图解法
（1）威尔逊图的几何意义
（2）确定污垢热阻的原理及方法
5．隔热保温技术
（1）临界绝缘半径P.319，（9-8）
或
（2）保温效率
包有厚为x（mm）材料的散热量
裸管散热量
（3）影响保温效果的因素
10 变导热系数的影响20 结构：接缝30 含湿量
三、平均温压
1．侧温差2．端温差3．最大温差
4．平均温差
（1）P.326，（9-11）
算术平均温压
（2）任一位置A处的温差
对任意一段处
（）P.326，（k）
其中（顺流）
（逆流）
两种特殊情况：
有相变时10 20
（3）的推导（P.366）思想方法
（4）不同流动型式的比较（顺、逆流比较）
（5）换热器的作功能力损失 按熵增原理
四、换热器的型式
五、方法
顺、逆流情况下的ε表达式：
（1）时，
（2）时，
顺流
逆流
第九部分 相似与比拟
课时：1周，共4课时
教学内容：
一．量纲分析（P.195）
10（7个）
基本量纲r=4个：[M][L][T][Q/θ]
准则关系式数为n-r=7-4=3个，设为
=0
二．相似原理
1．比拟：温度场与电场，可比拟但不相似。
温度场与动力场，可比拟但不相似。
2．相似：同类物理现象之间方可谈及相似。
同类物理现象：在相应时刻及相应地点，与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象彼此相似。
它们物理量的场可用一个统一的无量纲场来表示。
3．凡是彼此相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描写该现象的同名特征数（即准则数）对应相等。
4．判断两个同类现象相似的条件是
⑴ 同名的已定特征数相等，如Re、Pr等；
⑵ 单值性条件相似。单值性条件包括
① 初始条件
② 边界条件
③ 几何条件
④ 物性条件
参考书目
1、Martin H．Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces．In：Hartnett J P．ed．Advances in heat transfer．1977．13：1－60
2、Viskanta R．Heat transfer to isothermal gas and flame jets．Experimental Thermal and Fluid Science,1993．6：111－134
3、Webb B W，Ma C F．Single－phase liquid impingement heat transfer．In：Hartnett J Ped．Advances inheat transfer，1995．26：105－217
4、Hines A L,Maddox R N．Mass transfer fundamentals and applications．Englewood Cliffs：Prentice－Hall，Inc．1985．1－12，60－86
5、葛绍岩，刘登赢，徐靖中．气膜冷却．北京：化学工业出版社．1985。1-84
6、陶文铨主编．传热学基础．北京：电力工业出版社，1981．247-254
7、徐烈，方荣生，马庆芳．绝热技术．北京：国防工业出版社，1990．67-125，285-316
8、侯镇冰，何绍杰，李恕光．固体热传导．上海：上海科技出版社，1984．101-125
9、张寅平，胡汉平，孔祥冬相变贮能——理论和应用．合肥：中国科学技术大学出版社，1996．145-288
其中，L为特性尺寸； 为热传导率。
物理意义：
为从边界上开始发生热拢动时刻起到所计算时刻止的时间
小括号内的量为使热扰动扩散到L2的面积上所需时间
⑶ 毕渥准则：
物理意义：
导热热阻与对流热阻之比。
因此，集总解的形式又可表示为：
⑷ 几种极限条件
⑸ 散（吸）热量
总散（吸）热量
⑹ 传热热量之比
⑺ 不同几何形状物体加热或冷却速度的比较
⑻ 温度分布曲线的特点
考察在第三类边界条件下的数学形式
此式有着非常具体的几何意义。如右图可见
该边界条件正好表示了任一时刻温度分布曲线在边界处的斜率。
而且可以看出，
当 时，温度分布曲线为一簇平行线；
当 时，温度分布曲线在边界处的斜率为边界面本身。
三、非稳态导热的正规热状况问题的讨论
1. 研究前提：级数解，
当傅里叶数 后，可仅取n＝1时的解的形式：
参见P.73，式（3－22）
（1） 的值与毕渥数有关，即 。
（2）
此式说明，当满足 后，尽管 各自均与τ有关，但其比值与τ无而仅取决于几何位置 及边界条件（毕渥数）。
2. 绘制诺谟图的依据
其中
四、非稳态导热的差分方程
（1）非稳态导热的差分方程形式：
根据能量守恒定律列方程，向前差分：
整理得：
（2）差分方程的稳定性条件
显式差分方程的特点：
稳定性条件，应满足 的系数≥0
即
（3）稳定性条件发生变化的因素
10物理条件 内热源存在与否
20边界条件 （第一、二、三类）
30几何条件 （二或三维）
（4）数值解法的差分方式
10向前差分：显式差分
20向后差分: 隐式差分
30中心差分
第三部分 边界层理论
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、边界层概念
⒈ 层流
⒉ 湍流
⒊ 过渡流
⒋ 层流底层
⒌ 速度边界层
⒍ 温度边界层
注意：P.139 图5－6中对上述各概念的解释。P.140 提及的“四个基本要点”
二、流换热微分方程
⒈ 笛卡尔坐标中的二维流场
⑴ 质量方程（连续性方程）
⑵ 动量方程（沿X方向）
⑶ 能量方程
对微元体，研究x,y方向上的热焓、导热和微元体自身内能变化间的能量平衡。
① 热焓增量：
② 导热增量：
③ 内能增量：
⑷ 传热方程
⒉ 柱坐标中的二维流场
⑴ 动量方程
⑵ 能量方程
① 流动热焓
② 流动热焓在x方向的增量
③ 径向的导热
④ 径向导热在r方向的增量
依照能量守恒定律
①＋②＝③＋④
⑶ 数量级比较
在对微分方程进行简化时非常重要。其任务是对影响方程各项的主次进行比较，舍去次要影响项。
三、边界层积分方程组
⒈ 方程组建立的对象针对边界层内的流动。
⑴ 质量积分方程
⑵ 动量积分方程
⑶ 能量积分方程
⑷ 壁面局部切应力
⑸ 摩擦系数
⒉ 边界层速度分布与温度分布：
⑴ 速度分布
由边界条件确定系数a、b、c、d。
⑵ 温度分布
边界条件可确定系数a、b、c、d。
⒊ 传热方程
四、边界层解的结果
⒈ 速度边界层厚度
⒉ 热边界层厚度
⒊ 壁面切应力
⒋ 摩擦系数
⒌ 局部传热系数
⒍ 努赛尔数
五、边界层的“平均值”
⒈平均速度
⒉ 无量纲平均速度
⒊ 平均流量
⒋ 平均换热系数
⒌ 平均努谢尔特数
⒍ 平均温度
⒎ 平均摩擦系数
六、边界层的比较
第四部分 对流换热实验关联式
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、对流换热实验关联式的普遍形式
设某流动型式的实验关联式为
先令 并两边取对数，得
则
此方程类似线性方程：
二、对流换热的型式及对应关联式
1．纵掠平板
⑴ 局部换热系数
层流段
湍流段
⑵ 平均换热系数
依临界雷诺数 为判断依据。
⑶准则方程中的特性长度和定性温度
① 特性长度
② 定性温度
2．管内流动
⑴ 层流
临界雷诺数
⑴ 层流条件下，热边界层的影响不能忽略
例如，对圆管有： （常热流） （常壁温）
⑵ 对等截面直通道的情形，层流充分发展时的Nu数与Re数无关。
⑶ 即使用当量直径作特性长度，不同截面管道层流充分发展的Nu数也不相等。
⑵ 湍流
加热流体时，n=0.4；冷却流体时，n＝0.3。
影响努塞尔数的几个因素：
① 非均匀物性场
平均速度
平均温度
② 入口段效应 P.167，（5－64）
③ 大温差修正 P.165气体，（5－55a）
④ 非圆形管道
特性长度为当量直径
Ac为流道截面积；P为润湿周长。（5－63）
⑤ 弯管 P.167
3．横掠单管
P.172图5－21，（b）
及P.173图5－22的曲线。
4.横掠管束换热实验关联式
叉排顺排
三、自然对流
1.大空间自然对流
⑴ 边界层u分布
边界层t分布
⑵ 动量方程的推导 P.181
⑶ 实验关联式 P.183（5－79）
格拉晓夫数
⑷ 常热流密度条件 P.184 （5－83）
⑸ 自模化 P.185
2．小空间自然对流
⑴ 实验关联式（5－86）
⑵ 当量导热系数λe
⑶ 当量对流换热系数
比较可得
⑷ 当量努塞尔数
四、准则数（无量纲）
（1）雷诺准则 （2）努谢尔特准则 （3）斯坦顿准则 （4）格拉晓夫准则
（5）格拉晓夫准则 （6）伽里略准则 （7）雅可比准则 （8）贝克利准则
（9）瑞利准则 （10）毕渥准则 （11）傅里叶准则 （12）j因子
第五部分 凝结与沸腾换热
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、凝结换热边界层的特点：根据若干合理的假设对动量方程和能量方程进行简化以得到方便可解的形式。
二、凝结边界层的速度和温度分布
⒈ 微分方程组
⒉ 简化后的方程组及边界条件
⑴ 方程组⑵ 边界条件⑶ 方程的解
① ②
在确定的某边界层上，温度按线性分布。
三、边界层内容微元体划分及质量流量关系
⑴ 凝液质量流量
⑵ 能量平衡关系
⑶ 边界层分布
四、凝结换热系数
⒈ 局部换热系数
⒉ 平均换热热系数
五、层流膜状凝结换热准则关系式
⒉ 凝结准则
垂直壁理论解
水平管理论解
六、影响膜状凝结的因素 （参见 P.212，6－3）
七、沸腾换热
掌握一些基本概念
参见P.216，图6－11
八、影响沸腾换热的因素 参见P.227，6－6
⒈ 不凝结气体
⒉ 过冷度
⒊ 液位高度
⒋ 重力加速度
⒌ 沸腾表面的结构
第六部分 辐射理论与角系数
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、黑体辐射的定律
⒈ 普朗克定律
⒉ 维思位移定则
⒊ 施特番定律
⒋ 兰贝特定律：定向辐射强度与方向无关
二、辐射表面的表面性质
⒈ 基尔霍夫定律
⑴ 在热平衡条件下得出
⑵ 温度不平衡条件下的几种不同层次
⒉ 发射率
⒊ 单色吸收 率灰体 非灰表面的吸收率
⒋ 由基尔霍夫定律引出的一些法论适用、含义
三、角系数
⒉ 角系数的属性
⑴ 封闭性 ⑵ 完整性 ⑶ 相对性 ⑷ 可分性 ⑸ 可加性 ⑹ 传递性 ⑺ 对称性
⒊ 角系数的求法
⑴ 直接积分法 ⑵ 图解法（单位球法） ⑶ 代数法 ⑷ 交叉线法
第七部分 辐射换热计算
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、漫射灰体表面间的辐射换热
⒈ 一组概念
⑴ 辐射力
⑵ 同温度的黑体辐射力
⑶ 有效辐射
⑷ 投入辐射
⑸ 某两面间的辐射热量（以三个面辐射系统为例）
⑹ 某一面的辐射换热量
2 重辐射表面
二、确定参与辐射换热表面数的原则
以表面性质和参数状态的一致确定一个面
三、系统黑度
确认为两个面之间的换热，并以某一面为基准
⑴ 两面相差无几，即
⑵ 两面相差很大，即
⑶ 隔热板：相对的若干块大平板，隔板的两面均对辐射有贡献
⑷ 测温套管：辐射和对流的组合
① 无套管时的能量平衡关系，对热电偶而言为，烟气对其的对流换热量，等于其对壁面的辐射换热量：
② 有套管时能量平衡关系，对套管而言为，热电偶对其的辐射换热量＋烟气对其的对流换热量＝其对壁面的辐射换热量
⑸ 结霜问题：环境温度与太空温度有别
四、辐射网络
⑴ 辐射热阻
① 表面热阻：某一个表面
② 空间热阻：某两个表面
⑵ 依热阻阻值简化辐射关系
① 某热阻值为零。如
② 某热阻值为无穷大。如
⑶ 重辐射面在辐射网络中为浮点
重辐射面只是起到传递辐射能量的作用，本身无净能量交换。
重辐射面的温度由 确定：
五、气体辐射
⑴ 贝尔定律
⑵ 平均射线行程 L的定义
⑶
六、太阳辐射（集热器）
（1）穿透 吸收
（2）散热：以流（小空间、大空间）、辐射
（3）集热器的效率、依据
第八部分 传热过程与换热器
课时：2周，共4课时
教学内容：
一、主导方程
（1）
（2）
二、传热系数k
1．平壁 （1）P.313（9-1）（2）辐射参与的情况
2．圆管
（1）传热系数 P.143，（9-4）（2）总热阻 P.315，（9-5）
3．肋片：形式与圆管相仿
（1） 基准面积、肋面积
（2） （2）肋化系数
（3） 肋效率 P.41，（2-39）（2-40）
（4）k与热阻的关系
倒数关系 但要看所研究的部分尚确定
（5）污垢热阻的影响
洁净换热面的传热系数
有污垢表面的传热系数
4．确定传热过程分热阻的威尔逊图解法
（1）威尔逊图的几何意义
（2）确定污垢热阻的原理及方法
5．隔热保温技术
（1）临界绝缘半径 P.319，（9-8）
或
（2）保温效率
包有厚为x（mm）材料的散热量
裸管散热量
（3）影响保温效果的因素
10 变导热系数的影响 20 结构：接缝 30 含湿量
三、平均温压
1．侧温差 2．端温差 3．最大温差
4．平均温差
（1） P.326，（9-11）
算术平均温压
（2）任一位置A处的温差
对任意一段处
（ ） P.326，（k）
其中 （顺流）
（逆流）
两种特殊情况：
有相变时10 20
（3） 的推导（P.366）思想方法
（4）不同流动型式的比较（顺、逆流比较）
（5）换热器的作功能力损失 按熵增原理
四、换热器的型式
五、 方法
顺、逆流情况下的ε表达式：
（1） 时，
（2） 时，
顺流
逆流
第九部分 相似与比拟
课时：1周，共4课时
教学内容：
一．量纲分析（P.195）
10 （7个）
基本量纲r=4个：[M][L][T][Q/θ]
准则关系式数为n-r=7-4=3个，设为
=0
二．相似原理
1．比拟：温度场与电场，可比拟但不相似。
温度场与动力场，可比拟但不相似。
2．相似：同类物理现象之间方可谈及相似。
同类物理现象：在相应时刻及相应地点，与现象有关的物理量一一对应成比例，则称此两现象彼此相似。
它们物理量的场可用一个统一的无量纲场来表示。
3．凡是彼此相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描写该现象的同名特征数（即准则数）对应相等。
4．判断两个同类现象相似的条件是
⑴ 同名的已定特征数相等，如Re、Pr等；
⑵ 单值性条件相似。单值性条件包括
① 初始条件
② 边界条件
③ 几何条件
④ 物性条件
参考书目
1、 Martin H．Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces．In：Hartnett J P．ed．Advances in heat transfer．1977．13：1－60
2、 Viskanta R．Heat transfer to isothermal gas and flame jets．Experimental Thermal and Fluid Science,1993．6：111－134
3、 Webb B W，Ma C F．Single－phase liquid impingement heat transfer．In：Hartnett J Ped．Advances inheat transfer，1995．26：105－217
4、Hines A L,Maddox R N．Mass transfer fundamentals and applications．Englewood Cliffs：Prentice－Hall，Inc．1985．1－12，60－86
5、葛绍岩，刘登赢，徐靖中．气膜冷却．北京：化学工业出版社．1985。1-84
6、陶文铨主编．传热学基础．北京：电力工业出版社，1981．247-254
7、徐烈，方荣生，马庆芳．绝热技术．北京：国防工业出版社，1990．67-125，285-316
8、侯镇冰，何绍杰，李恕光．固体热传导．上海：上海科技出版社，1984．101-125
9、张寅平，胡汉平，孔祥冬相变贮能——理论和应用．合肥：中国科学技术大学出版社，1996．145-288
执笔人：戴苏明
_2005_年_11_月_20_日
执笔人：戴苏明
_2005_年_11_月_20_日
