物质热量传递的一般规律

科技作者 / 骚皮 / 2026-06-11 04:51
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热量传递简称传热。物体内部或者物体之间,只要有温差的存在,就有热量自发地由高温处向低温处传递。自然界日常生活和工业生产领

热量传递简称传热。物体内部或者物体之间,只要有温差的存在,就有热量自发地由高温处向低温处传递。自然界日常生活和工业生产领域中到处存在着温差,因此热量传递就成为一种极普遍的物理现象。研究热量传递的规律即根据不同的热量传递过程得出单位时间内所传递的热量与相应的温度差之间的关系。不同的热量传递方式具有不同的传递规律,相应的研究分析方法也各不相同。

传热学在科学技术各个领域中都有十分广泛的应用。尽管各个领域中遇到的传热问题形式多样,但研究传热的目的大致上可以归纳为三个方面。

(1)强化传热,在一定的条件下(如一定的温差、体积、重量或泵功等)增加所传递的热量。

(2)削弱传热或称热绝缘,即在一定的温差下使热量的传递减到最小。

(3)温度或传热控制,为使一一些设备能安全、经济地运行,或者为得到优质产品、工艺,需要对热量传递过程中物体关键部位的温度或传热速率进行控制。[2]

研究方法

在传热研究中,为了分析问题和数学处理的方便,与研究流体流动时一样,采用了连续介质模型,即通常假定所研究的物体中温度、密度、速度等传热相关物理参数都是空问的连续函数。对于气体只要被研究物体的几何尺度远大于分子问的平均自由程,这种连续体的假定总是成立的。

研究热量传递的传热学与工程热力学都是研究与热现象有关的科学。然而,这两门学科的研究内容和方法是有区别的。首先,工程热力学研究的是处于平衡状态的体系,其中不存在温差或者压力差,而传热学则是研究有温差存在时处于不平衡状态的体系的热能传递规律。例如,经过高温制备出的材料的冷却,热力学主要研究单位质量的材料在这一冷却过程中散失的热量;而传热学则主要研究该冷却过程受哪些因素影响,冷却过程中温度如何变化,冷却需要多长时间等诸多问题。其次,热力学中所说的热量通常是指能量,其单位通常用焦耳(J)和卡(kcal)来表示,而传热学中所说的传热量通常是指单位时间内传递的热量,因此其单位通常用瓦(W)等功率单位。尽管如此,传热学与工程热力学有着密切的关系:分析任何的热量传递过程都要用到热力学第一定律,即能量守恒定律。热量传递过程的动力是温度差,热能总是由高温处向低温处传递。两种介质或者同一物体的两部分之间如果没有温差就不可能有热量的传递,而这正是热力学第二定律所规定的基本内容。因此,工程热力学的第一、第二定律是进行传热学研究的基础。[2]

基本方式

热量传递主要有三种基本方式

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