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热传递

2023-01-10 14:08:50 暂无评论 百科资料

在没有作功而只有温度差的条件下,能量从一个物体转移到另来自一个物体,或从物体的一部分转移到请选药大备甲秋光下另一部分的过程称为热传递。

  • 中文名 热传递
  • 本质 改变内能的一种方式
  • 性质 物理变化
  • 传递方式 热传导、热对流和热辐射
  • 分类 热传递与动量传递、质量传递

​简介

  改变系统内能的两种方式之一,另一种方式为做功。热总是从热的一端传向冷的一端。通过直接接触,将热从一个物体传给另一个物体,或者从物体的一部分传到另一部分的传热方湖夜或规数耐技足买法叫做热传递。

来自传递实验

  在热传递360百科过程中,一般用热量来量度内能改变的多少。热传递又分为热对流、热传地破世导、热辐射。实际上,这三种传克观艺较令及蒸热方式常常同时并存,因而,增加了过程的复杂性。对于固体热源,当它同周围媒质温度差不很大时(约形挥山还命免可按50°C以下),热源向周围媒质传递的热量Q可由牛顿冷却定律:

热传递

  来计算,其中s为进行热量交换的表面积且在s上热量交换是均匀的,θ是固体的温度,θo是远离热源处的媒质温度,t是进行热交换的时间,α是表面热传递系数。

  热对流流体依靠其宏观流动而实现的热传递过程称为热对流。其特点是,在热量传递的同时,伴随着大量分子的定向运动。热对流又分为自然对流和强迫对流。

分类

  ①自然对流。当流体内部存在温度梯度,进而出现密度梯度时,高温处流体的密度展层补日群吧候计零也握一般小于低温处流体的密度(水在0~4°C的反常膨胀等除外)。如果密度由小到大对应于机问助活态者主喜笑妒它们在空间的位置是由低到高,则受重力作用,流体便开始流动。又由于高温处分子无规收重各格节波架友则运动的平均动能较低温处大,从而出现了热量由高温处传向低温处的现象。冬天对铁积东迫举室内的取暖设备就把晶川阻的小沿口草积改是借助室内空气的自然对流来传热的。大气及海洋中也吗春毫治沙素存在着这种热对流现象

  ②强迫对流。靠外来纸除第露毛触后院收作用使流体作循环流动,从而进行热量传递。

 样技旧省出 热传导不借助于物质的宏观移动,而靠分子、原子、电子等间的相互作用使热量由高温物体传向低温物体(或由物体的高温部分传向低温部分)的宏观过程称为热传导。气、液、固三态物体中都能发生这种传热过程。

  根据傅里叶实验定律,在dt时间内流过面积元ds的热量为

  式中负号表示热量沿温度减小的方向传递,

热传递

  表示ds视杨在处沿ds法线方向的温度梯度, λ(x,y,z)称为物体在(x,y,z)处的热导率,其值决定于物质的导热性能。

热传递

  热辐射借婷错求刻目助电磁波传递能量的方式称为热辐射。它具有连续的辐射能谱,波长自远红外区延伸至紫外区,但主要靠波长较长的红外线。辐射源表面在单位时间内、单位面积上所发射(或吸收)的能量同该表面的性质及温度有实叶急呼出关,表面越黑暗越粗糙,发射(吸收)能量的能力就越强。

  不同物体对同样电磁波的吸收、穿透和反射的程度各不相同。物体吸收的辐射能同射到物体上的总辐射能之比a称为吸收系数;反射的部分同总辐境了掉过存穿矛呢量射能之比r称为反射系数;穿透部分同总辐射能之比t称为穿透系数。三者间有下列关系a+r+t=1。

  当t=1时,ar=0,称为理想透射体;

  当r=1时,at=0,称为理想反射体;

  当a=1时,tr=0,称为理想黑体。

  一个物体向外辐射能量的同时,还吸收从其他物体辐射来的能量。如果物体辐射出去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的能量,则辐射过程达到平衡,称为平衡辐射,此时物体具有固定的温度(见普朗克公式)。

参考书目

  霍尔曼著,马庆芳等译:《传热学》,人民教育出版社,北京,1979。(J. P. Holman, Heat Transfer, 4th ed., McGraw Hill, New York, 1976.)

  杨世铭主编:《传热学》,人民教育出版社,北京,1980。

热传导

  热传导由组成系统的分子或原子热运动及其相互作用引起的热量从高温向低温迁移的

  热传递与热传导

  来自宏观现象。物质的三种聚集态——气、液、固中都能发生热传导。热传导遵从的宏观规律是傅里叶定律。根据这个定律,由系统内温度分布不均匀引起的在dt时间内流过面积元dS的微热量为:

  dQ=-λ(r)(2T/2n)dSdt

  式中的r是确定面积元dS位置的径矢,(2T/2n)表示r处沿dS法线方向陈工的温度梯度,负号说明热量总绝刻假争仅全右久孙是沿着温度减小的方向进行,λ(r)表示r系统的热导率,它的数值反映该种物质传递热量的本领。热导率是温执送赶红度的函数,在一个温度分布不均匀的系统中,它随径矢而改击既准转析独变。但对很多物质,当温度变化不大时热导率可近似为常数。铜在室温下的热导率为3.98×102瓦/(米·开),而相同条件下的空气热导率为2.57×10-2瓦/(米·开)。

​热辐射

  借助电磁波传递能量的方式称为热辐射。它具有连续的辐射能谱360百科,波长自远红外区延伸

  CPU热传递

  至紫外区,但主要靠波长较长的红外线。辐射源表面在单位时间内、单位面积上所发射(或吸收)的能量同该表面的性质及温度有关 ,表面越黑暗越粗糙,发射(吸收)能革停座船存新续误事么量的能力就越强。任何物体都以电磁波的形式向周围环境辐射能量。辐射电磁波在其传播路上遇到物体时,将激励组成该物体的微观粒子的热运动,使物体加热升温。热辐射电磁波的波长限于0.8微米至0.8毫米的红外波段。物体的温度升高到400—500℃后就会发出可见光(波长为0.4—0.8微米) ,同时以热的形式辐射能量。热辐射遵循的宏观规律是建立在普朗克平衡辐射场能量密度公式基础上的斯忒藩-玻耳兹曼定律:黑体的总辐出度E0(单位时间里从单位面积发射的能量)与它温度T4成正比:

  源图展乡农黄执基E0(T)=σ0T^4=σ0′(T/100)^4

  式中的比例系σ0′=5.67J/(s·m^2·k^4)称斯忒藩-玻耳兹曼常数。落到物体上的电磁辐射部分被吸收,部省死有亮变朝谁印攻分被反射,部分贯穿物体,可分别定义物体的吸收系数a白衡额继总矿才、反射系数r和透射系很台满大众袁帝周d为:

  a=Qa/Qr=Qr/Qd=Qd/Q

  式中的QQaQrQd分别表示入射物体的电磁辐射能量及其被吸收、反射和透射的那一部分能量。由能量守恒定律可得:a+r+d=1。通常把a=1、r=d=0的物体称为绝对黑体;具有全反射(r化落找司=1、a=d=0)性质的例据情物体称绝对白体;绝对透明体的d=1、a=r=0。实际上只有薄膜固体才具有相当的透明度。一些气体可看作是透明体,另一些气体对辐射的吸收具有选择性。吸收系数与波长无关(=a=常数)的物体被称为灰体。灰体的单色辐出度类似黑体是连续分布的,只是数值按比例ε减小,责单意织语能振映贵ε又称黑度。由此可得校结如灰体的总辐出度为:

  E=εE0=εσ0T4=σT^4=σ′(T/100)^4

  式中的σ=εσ0(或者σ′=εσ0′),称作灰体的辐破略支差可亮较士声升射系数。

  不同物体对同样电磁波的吸收、穿透和反射的程度各不相同。

  一个物体向外辐射能量的同时,还吸收措游延秋安对动从其他物体辐射来的能量。如果物体辐射出去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的能量,则辐射过程达到平衡,称为平衡辐射氧氧总真可氢问乐晶,此时物体具有固定的温度(见普朗克公式)。

  热辐射能把热能以光速穿过真空,从一个物体传给另一个物体。任何物体只要温度高于绝对零度,就能辐射电磁波,被物体吸收而变成热能,称为热射线。电磁波的传播不需要任何媒质,热辐射是真空造守住仍宪执中唯一的热传递方式。太阳传胡被渐胜递给地球的热能就是以热辐射的方式经过宇宙空间而来。

热对流

  热对流是流体(包括液体和气体)流动过程中从温度较高处向温度较低处放热的现象。对流又分为强迫对流和自由对流。前者是流体在外界动力(如泵、风扇、压强差等)驱动下的运动;后者是流体因温度分布不均匀诱发密度不均匀而产生浮力作用下的运动。管道内发生的对流传热称为内部问题,流体流过物体时发生的对流传热是外部问题。

  温度为t0的流体流过一个温度为tw(大于t0)的物体时,流体的温度从物体表面温度tw变化到t0的过程发生的物体表面附近的薄层内,薄层的厚度取决于流体的性质及其运动特征。流体运动越湍急,此温度边界层越薄,正是在此边界层内发生的热传导和对流,使热量从物体表面传递向流体。实验表明,对流传热过程中物体从流体获得(或放出)的热量Q与物体的表面积A、时间τ和它与流体之间的平均温度差Δt=twt成正比,故有牛顿冷却定律:Q=αΔtAτ。式中的比例系数α叫作放热系数,twt分别是物体表面和流体的平均温度。计算对流传热问题的困难在于确定放热系数α,应用实验和理论确定不同情况下的放热系数构成了热交换理论的主要内容。

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