导热和对流换热的计算公式 常见的辐射换热〕有什么区别?

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导热和对流换热的计算公式

常见的辐射换热〕有什么区别?

常见的辐射换热〕有什么区别?

人感觉冷的原因时由于热量离开了身体。离开的越多,感觉越冷。热量传递有三种方式:热传导(heat conduction),热对流(heat convection),热辐射(radiation)。其中,热辐射通过电磁波辐射能量,不需要介质,人体可以通过辐射换热与墙壁/外界的环境/天空等等都发生换热。
如果房间温度都是30度,由于热传导/热对流引起的热量损失基本是相同的(冬天和夏天)。但区别就在于热辐射。冬天,房间墙壁的温度/外界环境的温度较之夏天都低很多,所以由于热辐射引起的热量损失就比夏天多很多。
所以,即便是相同的房间温度,裸身感觉冬天比夏天冷,就是因为冬天由于辐射引起的热量损失增多。
补充几个概念:
热传导
(heat conduction):发生在相互接触/相互静止的两个物体间的热量交换形式。比如两个铁块相互接触,人的手指去接触铁块/木块,都属于导热。特点:没有物质的宏观输运,都是分子层面的运动导致的热量传递。
热对流
(convective conduction):相互接触的物质有相对运动。比如热铁块放在流动的冷空气里,二者发生的就是对流传热。特点:有宏观物质的输运(比如气流的运动把热量带走)。对流换热的强度比导热要大得多。比如同样是100度的铁块放在30度的空气里。如果空气运动起来,带走的热量远远比空气静止时由于单纯导热带走的热量多。这也是为什么外界温度相同,风一吹比没有风的时候人感觉冷的原因。
热辐射
(radiation): 题注问的这个问题可以简单的定量说一下。我们假设冬天和夏天,房间的温度都是37度,人体的温度也是37度,人裸身。夏天,环境的温度也是37度。冬天,环境的温度是零下10度,墙壁的温度也近似认为是零下10度。由于人体温度与房间内空气温度相同,不发生热传导和热对流换热。夏天的辐射换热也为零。转换为开氏温度,那么根据Steffan-Boltzmann定律,冬天由于热辐射引起的损失就是E5.67E-8*(310^4-263^4)252W/m^2。可以看出还是很大的损失的。当然以上计算很粗略。只是简单定量的说一下热辐射损失还是很大的。这三种换热方式都需要存在温差。补充:这个问题其实真的和空气的比热没太大关系。

对流传热系数是物理性质吗?

对流传热系数是物理性质。
对流传热系数流体与固体表面之间的换热能力。
表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大,其表面对流换热系数也愈大。如人处在风速较大的环境中,由于皮肤表面的对流换热系数较大,其散热(或吸热)量也较大。对流换热系数可用经验公式计算,通常用巴兹公式计算。