传热

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传热是热能工程的一门学科,涉及物理系统之间热能(热)的产生、使用、转换和交换。传热分为热传导、热对流、热辐射和通过相变传递能量等多种机制。工程师还考虑不同化学物质的质量传递(平流形式的质量传递),无论是冷的还是热的,以实现热传递。虽然这些机制具有不同的特征,但它们通常同时出现在同一系统中。 热传导也称扩散,是粒子(如分子)或准粒子(如晶格波)通过两个系统边界的直接微观动能交换。当一个物体与另一个物...
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传热

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传热是热能工程的一门学科,涉及物理系统之间热能(热)的产生、使用、转换和交换。 传热分为热传导、热对流热辐射和通过相变传递能量等多种机制。 工程师考虑不同化学物质的质量传递(平流形式的质量传递),无论是冷的还是热的,以实现热传递。 虽然这些机制具有不同的特征,但它们通常同时出现在同一系统中。

热传导也称扩散,是粒子(如分子)或准粒子(如晶格波)通过两个系统边界的直接微观动能交换。 当一个物体与另一个物体或其周围环境处于不同温度时,热量流动,使物体和周围环境达到相同的温度,此时它们处于热平衡状态。 如热力学第二定律所述,这种自发热传递总是从高温区域到另一个低温区域。

流体气体液体)的整体流动通过流体携带其热量时,就会发生热对流。 所有对流过程也通过扩散部分地移动热量。 流体的流动可能会受到外部过程的推动,或者有时(在重力场中)受到热能使流体膨胀时产生的浮力(例如在火羽流中)的影响,从而影响其自身的传输。 后一个过程通常称为自然对流。 前一个过程通常称为强制对流。 在这种情况下,通过使用泵、风扇或其他机械装置迫使流体流动。

热辐射通过真空或任何透明介质(固体、流体或气体)发生。 它是通过遵循相同定律的光子电磁波进行能量传输。

概览

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传热是由于温差而在材料(固体/液体/气体)之间交换的能量。 热力学自由能热力学系统可以执行的工作量。 焓是一个热力学势,用字母 H 表示,它是系统内能 (U) 加上压力 (P) 和体积 (V) 的乘积之和。 焦耳是量化能量、功或热量的单位。

传热是过程函数(或路径函数),与状态函数相对; 因此,在改变系统状态的热力学过程中传递的热量取决于该过程如何发生,而不仅仅是该过程的初始状态和最终状态之间的净差异。

力学和机械传热是通过传热系数、热流与热流动的热力学驱动力之间的比例来计算的。 热通量是通过表面的热流的定量矢量表示。

在工程环境中,术语热被视为热能的同义词。 这种用法起源于历史上将热解释为可以通过各种原因传递的流体(热量),这在外行和日常生活中也很常见。

热能(傅立叶定律)、机械动量牛顿流体定律)和质量传递(菲克扩散定律)的传输方程相似,这三个传输过程之间的类比 开发以促进预测从任何一个到其他的转换。

热能工程涉及热传递的产生、使用、转换、储存和交换。 因此,热传递几乎涉及经济的每个部门。 传热分为热传导、热对流、热辐射和通过相变传递能量等多种机制。

机制

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传热的基本模式是:

平流平流是流体从一个位置到另一个位置的传输机制,并且取决于该流体的运动和动量。传导或扩散物理接触的物体之间的能量传递。 热导率是材料导热的特性,主要根据傅立叶热传导定律进行评估。

传热

对流由于流体运动,物体与其环境之间的能量传递。 平均温度是评估与对流传热相关的特性的参考。辐射通过电磁辐射的发射来传递能量。

平流

通过转移物质,能量(包括热能)通过热或冷物体从一个地方到另一个地方的物理转移而移动。 这可以像将热水放入瓶中并加热床一样简单,也可以像冰山在不断变化的洋流中移动一样简单。 一个实际的例子是热工水力学

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  1. 传热
  2. 概览
  3. 机制
  4. 平流

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