个人介绍
传热学
课程介绍
《传热学》是由辽宁石油化工大学校级精品热工教学团队承担,面向能源与动力工程等相关专业开设的一门重要的专业基础课程。该课程经过三十余年的发展与积淀,已形成石油石化行业的特色课程,并于2007年评为校级精品课,该教学团队于2011年评为校级优秀团队。本课程的教学目标是使学生获得热量传递规律的基础知识,具备分析工程传热问题的基本能力;掌握计算工程传热问题的基本方法,并具有相应的计算能力及一定的实验技能;学会分析强化或削弱热量传递过程的方法,为以后进一步学习专业知识,从事专业工作以及进行科学研究打下基础。
《传热学》是研究物体内部或物体与物体之间由温度差引起热量传递过程的学科。飞行器及其推进系统的发展提出了大量的传热学问题。传热的基本方式有导热、对流传热和辐射传热。传热不仅是常见的自然现象,而且广泛存在于工程技术领域。提高锅炉的蒸汽产量,防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等,都是典型的传热问题
教师团队


概念介绍

通常被称为热科学的工程领域包括热力学和传热学。传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析,因后者只讨论在平衡状态下的系统。这些附加的定律是以3种基本的传热方式为基础的,即导热、对流和辐射。 传热学是研究不同温度的物体或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。传热不仅是常见的自然现象,而且广泛存在于工程技术领域。例如,提高锅炉的蒸汽产量,防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等,都是典型的传热学问题。

形成发展

传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面,英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时,提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式,不过它并没有揭示出对流换热的机理。

对流换热的真正发展是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析,为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年,施密特指出了传质与传热的类同之处。

在热传导方面,法国物理学家毕奥于1804年得出的平壁导热实验结果是导热定律的最早表述。稍后,法国的傅里叶运用数理方法,更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。

热辐射方面的理论比较复杂。1860年,基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体,论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大,并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等,被后人称为基尔霍夫定律。

1878年,斯忒藩由实验发现辐射率与绝对温度四次方成正比的事实,1884年又为玻耳兹曼在理论上所证明,称为斯忒藩-玻耳兹曼定律,俗称四次方定律

 

。1900年,普朗克在研究空腔黑体辐射时,得出了普朗克热辐射定律。这个定律不仅描述了黑体辐射与温度、频率的关系,还论证了维恩提出的黑体能量分布的位移定律。

 

 

传热方式

传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。

热传导是指在不涉及物质转移的情况下,热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位,或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程,简称导热。

热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。工程上广泛遇到的对流换热,是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程,它是热传导和热对流综合作用的结果。决定换热强度的主要因素是对流的运动情况。

热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。它是波长在0.1~100微米之间的电磁辐射,因此与其他传热方式不同,热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。太阳就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。每一物体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力,也能吸收周围环境对它的辐射热。辐射和吸收所综合导致的热量转移称为辐射换热。

实际传热过程一般都不是单一的传热方式,如火焰对炉壁的传热,就是辐射、对流和传导的综合,而不同的传热方式则遵循不同的传热规律。为了分析方便,人们在传热研究中把三种传热方式分解开来,然后再加以综合。

 


 

发展历程

20世纪以前,传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪以后,传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展,越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等一些学科相互渗透,形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等许多重要分支。

现在,机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。如浇铸和冷冻技术中的相变导热,切削加工中的接触热阻和喷射冷却,等离子工艺中带电粒子的传热特性,核工程中有限空间的自然对流,动力和化工机械中超临界区换热,小温差换热,两相流换热,复杂几何形状物体的换热,湍流换热等。

随着激光等新的实验技术的引入和计算机的应用,为传热学的发展提供了广阔前景。

 

扩展学习

课程评价

教学资源
课程章节 | 名称   | 上传时间 | 大小 | 备注
1 第一单元 绪论
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传热学
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高分子复合材料传热学导论
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1.1 传热学的研究内容、应用及研究方法
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传热学化难为易
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传热学
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传热学
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工程传热学
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1.2 热量传递方式、传热过程及传热系数
热量传递方式、传热过程及传热系数
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2 第二单元 热传导
热传导理论
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热传导
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热传导
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热传导
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2.1 导热的基本定律——傅里叶定律
导热的基本定律——傅里叶定律
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导热基本定律.mp4
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导热理论基础
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热传导
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2.2 导热问题的数学描述
2.2导热问题的数学描述
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导热问题的数学描写.mp4
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2.3 典型一维稳态导热的分析解
热传导理论与方法
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2.4 通过肋片的导热
2.4通过肋片的导热
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2.5 一维非稳态导热
2.6一维非稳态导热
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刘宝玉 7.一维非稳态导热.mp4
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热传导
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热传导
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2.6 非稳态导热的基本概念
2.5非稳态导热的基本概念
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非稳态导热.mp4
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高等传热学 导热与对流的数理解析
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热传导
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热传导理论与方法
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热传导
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2.7 集总参数法
2.7集中参数法
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热传导理论
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热传导
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热传导
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热传导
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2.8 半无限大物体的非稳态导热
2.8半无限大物体的非稳态导热
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2.9 导热问题数值解的基本思想
2.9导热问题数值解的基本思想
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导热问题数值解基本问题.mp4
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2.10 节点方程组的建立
2.10节点方程组的建立
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2.10节点方程组的建立.mp4
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热传导理论
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热传导
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热传导
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热传导
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2.11 节点方程组的求解
2.11节点方程组的求解
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热传导
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热传导
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热传导理论
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热传导
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3 第三章 对流传热
高分子复合材料传热学导论
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传热实验学
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材料成型过程传热原理与设备
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传热学化难为易
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3.1 对流换热概述
3.1对流换热概述
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3.2 对流换热问题的数学描述
对流换热问题的数学描述
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3.3 相似原理的应用
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3.4 内部流动强制对流实验关联式
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3.5 大空间与有限空间自然对流传热关联式
3.5大空间与有限空间自然对流传热关联式
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大空间与有限空间.mp4
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3.6 沸腾传热模式
沸腾传热模式.mp4
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4 第四章 辐射传热
辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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传热学化难为易
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4.1 辐射的基本概念和基本定律
4.1辐射的基本概念和基本定律
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热辐射传热学第三大部分.mp4
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辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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工程传热学
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4.2 黑体间的辐射、空间热阻等
4.2黑体间的辐射、空间热阻等
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黑体辐射的基本定律.mp4
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4.3 实体物体间的辐射、表面热阻、辐射换热网络
4.3实体物体间的辐射、表面热阻、辐射换热网络
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4.4 固体和液体的辐射特性
4.4固体和液体的辐射特性
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固体和液体辐射特性.mp4
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辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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材料成型过程传热原理与设备
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4.5 固体和液体辐射与吸收的关系
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辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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材料成型过程传热原理与设备
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4.6 角系数的计算
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4.7 两表面封闭系统的辐射传热
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辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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材料成型过程传热原理与设备
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4.8 多表面系统的辐射传热
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辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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4.9 辐射传热的控制
4.9辐射传热的控制
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辐射传热
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辐射传热
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传热实验学
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材料成型过程传热原理与设备
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5 第五章 传热过程与换热器
传递过程原理
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高分子复合材料传热学导论
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5.1 传热过程的分析与计算
5.1传热过程的分析与计算
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5.2 换热器中传热过程平均温差的计算
5.2换热器中传热过程平均温差的计算
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平均温差计算.mp4
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传递过程原理
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高分子复合材料传热学导论
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5.3 换热器的热设计
5.3换热器的热设计
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间 壁式换热器的热设计.mp4
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换热器
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换热器
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换热器
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锆换热器
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课程章节
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