第一节 热传导
一、傅立叶定律
如图4—1所示，热能总是朝温度低的方向传导，而导热速率dQ则和温度梯度
?t?n以及垂直热流方向的截面dA成正比：
dQ=-(4—1)
式中负号表示dQ与
?t??tdA?n
?n的方向相反，比例系数?称为导热系数。根据傅立
叶定律（4—1）可以导出各种情况下的热传导计算公式。
图4—1 温度梯度与 图4—2单层平壁的 热流方向的关系 稳定热传导 二、导热系数
导热系数的定义式为：
?? （4—2）
dQ?tdA?n
导热系数在数值上等于单位导热面积、单位温度梯度下在单位时间内传导的热量，这也是导热系数的物理意义。导热系数是反映物质导热能力大小的参数，是物质的物理性质之一。
导热系数一般用实验方法进行测定。通常金属导热系数最大，非金属固体的导热系数较小，液体更小，而气体的导热系数最小。因而，工业上所用的保温材料，就是因为其空隙中有气体，所以其导热系数小，适用与保温隔热。 三、平壁的稳定热传导 （一） （一）单层平壁
如图4—2所示，平壁内的温度只沿垂直于壁面的x方向变化，因此等温面都是垂直于x轴的平面。根据傅立叶定律可由下式求算：
Q??Ab(t1?t2)? (4—3)
t1?t2?t导热推动力??bR导热热阻?A
利用上式可解决热传导量（或热损失）Q；保温材料厚度b； 外侧温度t2；结合热量衡算式可进行材料导热系数λ的测定。
设壁厚x处的温度为t，则可得平壁内的温度分布关系式（4—4），表示平壁距离和等温面t两者的关系为直线关系。
t?t1?Qx?A
(4—4)
(二) 多层平壁
在稳定导热情况下，通过各层平壁的热速率必定相等，即 Q1= Q2=???Qn?Q。则通过具有n层的平壁，其热传导量的计算式为：
Q? (4—5)
t1?tn?1导热总推动力??t?nbi导热总热阻?R?i?1?iA
热阻大的保温层，分配于该层的温度差亦大，即温度与热阻成正比。 四、圆筒壁的稳定热传导 （一） （一）单层圆筒壁 如图4—3
第二节 两流体间的对流传热
一、对流传热的基本概念
依靠流体质点相对位移（即运动）而传递热量称之为对流传热，所以它与流体流动状况密切相关。
由于内摩擦力粘性的存在，靠近管壁处有一层滞流内层（也称层流底层），该层流体层之间平行流动，以导热方式传热。
层流内层外侧有过渡区，然后湍流主体区，该区流体质点剧烈湍动，各部分充分 混合，流速趋于一致，温度也趋于一致。 温度变化的阻力所在主要为层流内层区。
图4—4表示对流传热时 A—A截面上的温度分布情况。
影响对流传热的因素很多，目前采用的一种简化方式，即将对流传热的全部温度差都集中在厚度为?t的有效膜内。由于厚度?t难以测定，常把主体区的湍流传热与层流区的导热合并起来考虑，称为对流传热，其表达式为牛顿冷却定律。
热传导原理
