一级建筑师建筑物理与设备知识辅导：传热的基本方式

　　二、传热的基本方式

　　根据传热机理的不同，传热的基本方式分为导热、对流和辐射。

　　(一)导热(热传导)

　　导热指物体中有温差时由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。

　　1.傅立叶定律

　　傅立叶定律指出，均质材料物体内各点的热流密度与温度梯度成正比，即：

　　式中 ――材料的导热系数。

　　由于热量传递的方向(由高温向低温)和温度梯度的方向(由低温向高温)相反，因此，上式中用负号表示。

　　注意，傅立叶定律在不同的温度场中可以有其形式不同的表达式。

　　2.材料的导热系数

　　导热系数是表征材料导热能力大小的物理量，单位为W/(m?K)。它的物理意义是，当材料层厚度为lm，材料层两表面的温差为1K时，在单位时间内通过1┫面积的导热量。

　　材料的导热系数可查阅有关的建筑材料热工指标表获得，应该熟悉经常使用的建筑材料的导热系数。

　　(二)对流

　　对流指由流体(液体、气体)中温度不同的各部分相互混合的宏观运动而引起的热传递现象。

　　由于引起流体流动的动力不同，对流的类型可分为：

　　1.自由对流：由温度差形成的对流。

　　2.受迫对流：由外力作用形成的对流。受迫对流在传递热量的强度方面要大于自由对流。

　　(三)辐射

　　辐射指物体表面对外发射热射线在空间传递能量的现象。凡是温度高于绝对零度(0K)的物体都能发射辐射能。

　　1.物体对外来辐射的反射、吸收和透射

　　(1)反射系数rh：被反射的辐射能Ir，与入射辐射能I的比值。2.白体、黑体和完全透热体

　　(1)白体(绝对白体)：能将外来辐射全部反射的物体，rh=1.

　　(2)黑体(绝对黑体)：能将外来辐射全部吸收的物体，=1;

　　(3)完全透热体：能将外来辐射全部透过的物体，=1.

　　3.物体表面的辐射本领

　　(1)全辐射力E(辐射本领，全辐射本领)：在单位时间内、从单位表面积上以波长0～的全波段向半球空间辐射的总能量，单位：W/┫，

　　(2)单色辐射力乩(单色辐射本领)：在单位时间内、从单位表面积向半球空间辐射出的某一波长的能量，单位：W/┫?μm.

　　(3)灰体：如果―个物体在每一波长下的单色辐射力与同温度、同波长下黑体的单色辐射力的比值为―常数，这个物体称为灰体。

　　一般建筑材料均可看作为灰体：

　　(4)非灰体(选择性辐射体)：物体的单色辐射力与黑体、灰体截然不同，有的只能发射某些波长的辐射线

　　(5)黑度ε(辐射率)：灰体的辐射本领E;与同温度下黑体的辐射本领E的比值。

　　4.影响材料吸收率，反射率、透刺率的因素

　　材料吸收率、反射率、透射率与外来辐射的波长、材料的颜色、材性、材料的光滑和平整程度有关。

　　注意，材料表面对外来辐射的反射、吸收和透射能力与外来辐射的波长有密切的关系。根据克希荷夫定律，在给定表面温度下，表面的辐射率(黑度)与该表面对来自同温度的投射辐射的吸收系数在数值上相等。

　　物体对不同波长的外来辐射的反射能力不同，对短波辐射，颜色起主导作用;但对长波辐射，材性(导体还是非导体)起主导作用。例如，在阳光下，黑色物体与白色物体的反射能力相差很大，白色反射能力强;而在室内，黑、白物体表面的反射能力相差极小。

　　常温下，一般材料对辐射的吸收系数可取其黑度值，对来自太阳的辐射，材料的吸收系数并不等于物体表面的黑度。

　　玻璃作为建筑常用的材料属于选择性辐射体，其透射率与外来辐射的波长有密切的关系。易于透过短波而不易透过长波是玻璃建筑具有温室效应的原因。

　　5.辐射换热

　　两表面间的辐射换热量主要与表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力、表面的几何尺寸与相对位置有关。

　　辐射换热系数αr取决于表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力、表面的几何尺寸与相对位置。

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