关于热传递介绍

[拼音]：rechuandi

[外文]：heat transfer

改变系统内能的两种方式之一，另一种方式为作功。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一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分的过程称为热传递。在热传递过程中，一般用热量来量度内能改变的多少。热传递又分为热对流、热传导、热辐射。实际上，这三种传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：

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。

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。

（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。冬天室内的取暖设备就是借助室内空气的自然对流来传热的。大气及海洋中也存在着这种热对流现象。

（2）强迫对流。靠外来作用使流体作循环流动，从而进行热量传递。

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，表示ds所在处沿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。

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，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，a＝r＝0，称为理想透射体；

当r＝1时，a＝t＝0，称为理想反射体；

当a＝1时，t＝r＝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

1. 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.)
2. 杨世铭主编：《传热学》，人民教育出版社，北京，1980。

参考文章

• 蒸汽对汽轮机金属部件表面的热传递有哪些方式？电能技术