热传递的三种方式Rechuandi de sanzhongfangshi
热传递是物质系统内的热量转移过程,通过热传导、热对流和热辐射三种方式进行。在实际的传热过程中, 这三种方式往往是伴随进行的。
热传导是热量传递的一种基本方式。它是由于大量分子或原子的相互碰撞,使能量从物体的温度较高部分传到温度较低部分或由一个物体传到另一个物体的过程。热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中,热传导过程往往与对流同时发生。各种物质的热传导性能不同,金属较好,常用作热交换器的材料。玻璃、陶瓷、木材、棉毛制品、羽毛、毛皮以及液体和气体的热传导性能都较差。石棉的导热性能极差,常用作绝热材料。物质的热传导性能以热导率表示,热导率也称为热传导系数或导热系数。设在物体内部垂直于导热方向,取两个相距1厘米,面积为1平方厘米的平行平面,如果这两个平面的温度相差摄氏1度,则在1秒内从一个平面传导到另一个平面的热量就规定为该物质的热导率, 其单位为卡/ (厘米·秒·度) [cal/(cm·s·℃)]。物质的热导率值越高,则该物质的热传导性能越好。
几种物质的热导率
| 物质 | 测量 时的 温度 (℃) | 热导率 〔cal/ (cm ·s· ℃)〕 | 物质 | 测量 时的 温度 (℃) | 热导率 〔cal/ (cm·s · ℃)〕 |
空 气 二氧化碳 煤 油 乙 醇 水 石 棉 | 0 0 13 12 20 | 0.000057 0.000034 0.000355 0.000423 0.00143 0.0001 | 氧 氢 瓷 岩盐 冰 玻璃 | 0 0 20 20 0 | 0.000059 0.000406 0.00248 0.0088 0.0055 0.002 |
云 母 铜 金 | 50 0 18 | 0.0012 0.920 0.705 | 锡 铝 银 | 18 20 18 | 0.157 0.48 1.006 |
对流是液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动相互搀和,使温度趋于均匀的过程。是液体或气体中热传递的主要方式, 气体的对流现象比液体明显。对流可分为自然对流和强迫对流两种。自然对流往往自然发生,例如煮水时水的上下循环流动;大气因下层受热而产生上下循环流动等。冬天室内的取暖设备主要是借助室内空气的自然对流来传热的。造成自然对流的原因是温度不均匀所引起的压强或密度差别。强迫对流是由于外界的影响而形成的,例如气流受地形阻挡或另一种气体的冲击所形成的对流; 液体由于人工搅拌而形成的对流等。
热辐射是物体因自身的温度而向外发射能量的过程。热辐射不同于热传导和对流,它可以不依靠媒质把热量直接从一个系统传给另一个系统。热辐射以电磁辐射的形式发出能量,温度越高,辐射越强,而且辐射的波长分布情况也随温度而变,如温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射, 在500℃以至更高的温度时,则顺次发射可见光以至紫外辐射。热辐射是远距离传热的主要方式。例如太阳的热量就是以热辐射的形式, 经过宇宙空间传给地球的。