第二篇 传热学 Heat Transfer
一、传热学的研究内容 传热学是研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递 的机理、规律、计算方法 绪 论 一、传热学的研究内容 传热学是研究热量传递规律的科学，具体来讲主要有热量传递 的机理、规律、计算方法 热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源 有温差就会有传热 温差是热量传递的推动力
二、传热学与工程热力学的关系 系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。 (1) 热力学 + 传热学 = 热科学(Thermal Science) 系统从一个平衡态到另一个平衡态的过程中传递热量的多少。 关心的是热量传递的过程，即热量传递的速率。 水，M2 20oC 铁块, M1 300oC 热力学： 传热学： 图1-1 传热学与热力学的区别 (2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即 始终从高温热源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则 始终是守恒的
自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍 三、传热学应用实例 自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍 (1) 日常生活中的例子： a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？
(2) 特别是在下列技术领域大量存在传热问题 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料、军事科学与技术、生命科学与生物技术… (3) 几个特殊领域中的具体应用 a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却；卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器 官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵；高温 水源热泵 f 新 能 源：太阳能；燃料电池 总之，传热学应用可大致归为三大类： 强化传热 削弱传热 温度控制
四、 热量传递的三种基本方式 热量传递的三种基本方式： 导热（热传导）(Conduction) 是不同温度的物体之间通过直接接触，或同一物体不同温度的各部分之间，当没有宏观相对位移时，由分子、原子或自由电子等微观粒子的热运动来传递热量的过程。 对流(热对流) (Convection) 是流体中不同温度的各部分之间，由流体微团宏观相对位移来传递热量的过程。 热辐射(Thermal radiation) 当物体的温度高于绝对零度时，物体由于具有一定温度而向外放射辐射能，辐射能通过电磁波向外传播。物体将热能转换为向外放射辐射能的想象称为热辐射。
五、热传递的基本概念 1、温度场：任一瞬间在所研究的空间中各点温度分布的总称。 2、非稳定温度场：是指在变动工作条件下，物体中各点的温度分布随时间而变化的温度场。 3、稳定温度场：是指在稳态条件下，物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场。 4、一维温度场：温度仅沿一个方向有变化。 5、二维温度场：温度沿两个方向有变化。 6、三维温度场：温度沿三个方向均有变化。 7、等温面：温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面。 8、等温线：等温面与任一平面的交线。
9、热流量Q：单位时间内通过某等温面的热量。W 等温线的疏密表示热流密度的大小，等温线越稀疏，该区域的热流密度越小。 11、热传递的共同规律： 过程中的传递量=过程的驱动力/过程的阻力 12、传热的基本公式：
13、温度梯度：是指沿等温面法线方向n上，单位长度的温度增量，是一个矢量，指向温度增高的方向。 热流密度的方向与温度梯度的方向相反。