传热的基本原理是什么

Question

如题所述

Answer 1

传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热就必然从高温处传递到低温处,因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象

根据传热机理的不同，热传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。

热传导:是依靠物体内分子的相互碰撞进行的热量传递过程。

对流传热:流体内部质点发生宏观相对位移而引起的热量传递过程，对流传热只能发生在液体或气体流动的场合。

辐射传热:热量以电磁波的形式在空间的传递称为热辐射。热辐射与热传导和对流传热的最大区别就在于它可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。

2.传热过程中冷热流体(接触)热交换方式

传热过程中冷热流体(接触)热交换可分为三种基本方式，直接混合式换热，间壁式换热，蓄热式换热三种。

1)直接混合式换热：冷、热流体直接接触，相互混合传递热量。该类型换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许混合的场合。

2)蓄热式换热：蓄热式换热是在蓄热器中实现热交换的一种换热方式。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。

3)间壁式换热：冷、热流体被固体壁面(传热面)所隔开，互不接触，它们在壁面两侧流动，热量由热流体通过壁面传给冷流体。适用于冷、热流体不允许混合的场合。

Answer 2

传热的基本原理

凡有温差的地方就有热量的传递。

热量传递的两个基本规律是：

---热量从高温区流向低温区；

---高温区发出的热量必定等于低温区吸收的热量。

热量的传递过程可区分为稳定过程和不稳定过程两大类：

---凡是物体中各点温度不随时间而变化的热传递过程称为稳定热传递过程；

---反之则称为不稳定过程。

六、传热的基本方式

导热、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。

七、导热机理

气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。

金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。

非导电固体中的导热是通过晶格结构的振动实现的。

液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。

八、热设计三个常用措施：降耗、导热、布局

降耗是不让热量产生；导热是把热量导走不产生影响；布局是热也没散掉但通过措施隔离热敏感器件；有点类似于电磁兼容方面针对发射源、传播路径、敏感设备的三个措施。

降耗是最原始最根本的解决方式，降额和低功耗的设计方案是两个主要途径，低功耗的方案需要结合具体的设计进行分析，不予赘述。器件选型时尽量选用发热小的元器件，如片状电阻、线绕电阻(少用碳膜电阻)；独石电容、钽电容(少用纸介电容)；MOS、CMOS电路(少用锗管)；指示灯采用发光二极管或液晶屏(少用白炽灯)，表面安装器件等。除了选择低功耗器件外，对一些温度敏感的特型元件进行温度补偿与控制也是解决问题的办法之一，尤其是放大电路的电容电阻等定量测量关键器件。

降额是最需要考虑的降耗方式，假设一根细导线，标称能通过10A的电流，电流在其上产生的热量就较多，把导线加粗，增大余量，标称通过20A的电流，则同样都是通过10A电流时，因为内阻产生的热损耗就会减小，热量就小。而且因为降额，在环境温度升高时，器件性能下降情况下，但因为有余量，即使性能下降，也能满足要求，这是降额对于增强可靠性的另一个作用。

Answer 3

传热的基本原理是什么根据传热机理的不同，热传递有三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。

热传导:是依靠物体内分子的相互碰撞进行的热量传递过程。

对流传热:流体内部质点发生宏观相对位移而引起的热量传递过程，对流传热只能发生在液体或气体流动的场合。

辐射传热:热量以电磁波的形式在空间的传递称为热辐射。热辐射与热传导和对流传热的最大区别就在于它可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。

2.传热过程中冷热流体(接触)热交换方式

传热过程中冷热流体(接触)热交换可分为三种基本方式，直接混合式换热，间壁式换热，蓄热式换热三种。

1)直接混合式换热：冷、热流体直接接触，相互混合传递热量。该类型换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许混合的场合。

2)蓄热式换热：蓄热式换热是在蓄热器中实现热交换的一种换热方式。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高，然后与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。

3)间壁式换热：冷、热流体被固体壁面(传热面)所隔开，互不接触，它们在壁面两侧流动，热量由热流体通过壁面传给冷流体。适用于冷、热流体不允许混合的场合。

Answer 4

在工程上，对流传热是指流体固体壁面的传热过程，它是依靠流体质点的移动进行热量传递的。因此与流体的流动情况密切相关。热流体将热量传给固体壁面，再由壁面传给冷流体。由流体力学知，流体流经圆体壁面时，在靠近壁面处总有一薄层流体顺着壁面做层流流动，即层流底层。当流体做层流流动时，在垂直于流动方向的热量传递，主要以热传导方式进行。由于大多数流体的导热系数较小，故传热热阻主要集中在层流底层中，温差也主要集中在该层中。而在湍流主体中，由于流体质点剧烈混合，可近似的认为无传热热阻，即湍流主体中基本上没有温差。在层流底层与湍流主体之间存在着一个过渡区，在过渡区内，热传导与热对流均起作用使该区的温度发生缓慢变化。
所以，层流底层的温度梯度较大，传热的主要热阻即在此层中，因此，减薄层流底层的厚度δ是强化对流传热的重要途径。在传热学中，该层又称为传热边界层（Thermal Boundary Layer）。 从对流传热过程的分析可知这一个复杂的传热过程影响对流传热速率的因素很多，为了方便起见，工程上采用一种简化的方法，即将流体的全部温差集中在厚度为δ的一层薄膜内，但薄膜厚度θ难以测定，所以用α代替λ/δ将对流传热速率写成如下形式：
此式称为对流传热速率方程式，亦称牛顿冷却定律。
式中：Φ－对流传热速率。（热流量rw）
A—传热面积，m2
ΔT—对流传热温度差（℃/K）
Tw—与流体接触的壁面温度，℃
T—流体的平均温度
α－对流传热系数
R—对流传热热阻，℃/W
并非理论推导，而是一种推论。即假设单位面积传热量与温度差ΔT成正比。－将所有复杂的因素都转移到对流传热系数α中去了。 ①流体在传热过程中有无相变、汽化、冷凝。
②流体的流动状态和起因。
③流体流动的原因：强制对流、自然对流。
④物体的物理性质：ρ、Cp、λ、μ、体积膨胀系数等。
⑤传热表面的形状、位置及大小等。

Answer 5

传热学基本原理

食物制熟过程中的传热学涉及热量传递的方法和承担传热任务的介质两个方面的知识。

一、经典的热量传递方式

只要有温度差存在的地方就会有热量自发地从高温物体或区域传向低温物体或区域。烹调的传热方式有传导、对流和辐射三种。

●温度差即温差----即食物有生到熟是食物吸收了一定的热量而事物能吸收热量一定有种“推动力”这种推动力就是温差。

●热传递---由于温差的存在热量才会从高到底地传递下去这种传递过程就是热传递。

●热阻---由于在热量传递中遇到阻力这种阻力称热阻。 I=UR

●热传递的方式--传导、对流和辐射

一热传导

热传导—指导热物体各部分没有相对位移或不同物体直接接触时因组成该物体的各物质的分子、原子和自由电子等微观粒子的额外运动而发生的热量传递现象。

从理论上讲热传导可以在固体、液体和气体中进行但是在地球引力场内单纯的热传导只能在结构紧密的固体中进行。因在液体和气体中只要有温度差存在液体分子的移动和气体分子的扩散就不可避免从而产生对流现象。也就是说在液体中热量的传递是以传导和对流两种方式同时进行。

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Q=λ A△t/δ

二热对流

对流—在液体包括液体和气体的运动中热量从高温区域移向低温区域的现象。

在烹调中单纯在流体之间进行的的热交换即纯对流现象并不是主要的通常都是温度高的固体把热量传递到与之接触的流体中去这样就出现了对流和传导同时存在的热交换现象。

典型的现象如 电水壶烧开水 电热元件产热后传递到水中使一部分水分子受热温度升高而流向低温区同时低温区的水分子又立刻补充到高温区继续受热于是对流现象产生。

单纯的对流现象将一壶开水到入冷水桶中此时所产生的热传递方式是典型的对流过程。

Q=а A△t

三热辐射

热辐射——是物质在高温状态包括燃烧和其他激烈化学反应和核反应下以光子的形式电磁波发射能量的过程。 Q=σ₀АТ⁴

根据爱因斯坦质能关系式 E=mc² E表示能量 m表示物质质量 c表示光速30万km/s。

在热传递中传导和对流所涉及到的物质它们的运动速度远远低于光速即使像自由电子这样的基本粒子我们仍可以计算它的静止质量。可作为辐射方式的传能物质是静止质量等于零的一种叫做光子的物质光子的运动速度等于光速这便是一类叫做电磁波俗称射

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线的物质它们一方面具有和质子、中子、电子等相似的微粒性质另一方面又表现出一定运动频率或波长的波动性质这便是波粒二象性是现代物理学中量子理论的基础。因此辐射现象蕴涵者很深的物理学原理和奥妙的自然规律。

四、热容量

温度---仅表示分子运动的程度如100度与50度只能说明100度比50度更热并不能说明传热的多少。

热量---只不过是度量物体能量改变的物理量即改变的数量。

♠与物体的质量有关 1公斤肉与2公斤肉热量不同

♠与物体的性质有关 1公斤肉与1公斤青菜热量不同。