环境工程学原理课件.ppt

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1、第四章热量传递第一节热量传递的方式第二节热传导第三节对流传热第四节辐射传热第五节换热器本章主要内容第四章热量传递第一节热量传递的方式一、热传导二、对流传热三、辐射传热本节的主要内容在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却：对水或污泥进行加热；对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失；在冷却操作中移出热量。传热是极普遍的过程：凡是有温差存在的地方，就必然有热量传递。第一节热量传递的方式环境工程中涉及的传热过程主要有两种情况：强化传热过程，如各种热交换设备中的传热；削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少热量损失。传热速率问题根据传热机理的不同，热的传递主要有三种方式：热传导

2、对流传热辐射传热通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。物体由于热的原因而发出辐射能的过程。物体各部分之间无宏观运动第一节热量传递的方式第一节热量传递的方式(1)什么是热传导？(2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。(3)简述辐射传热的过程及其特点。(4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。(5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？本节思考题一、傅

3、立叶定律二、导热系数三、通过平壁的稳定热传导四、通过圆管壁的稳定热传导本节的主要内容第二节热传导在气态、液态和固态物质中都可以发生，但传递的方式和机理是不同的。气体热量传递是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果；固体以两种方式传递热量：晶格振动和自由电子的迁移；液体的结构介于气体和固体之间，分子可作幅度不大的位移，热量的传递既由于分子的振动，又依靠分子间的相互碰撞。机理：通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。条件：物体各部分之间无宏观运动。第二节热传导T=T0QT=T1热流流量t=0T=T0T=T0需要一个恒定的热量流量Q通过，才能维持温度差不

4、变热传导的速率？第二节热传导一、傅立叶定律y方向上的热量流量，也称为传热速率，W导热系数，W/(m·K)y方向上热量通量，即单位时间内通过单位面积传递的热量，又称为热流密度，W/m2垂直于热流方向的面积，m2y方向上的温度梯度,K/m傅立叶定律第二节热传导一、傅立叶定律(4.2.1)(4.2.2)热量通量与温度梯度成正比负号表示热量通量方向与温度梯度的方向相反，即热量是沿着温度降低的方向传递的。变换：导温系数，或称热量扩散系数，m2/s热量浓度,J/m3热量传递的推动力令第二节热传导一、傅立叶定律(4.2.3)(4.2.4)是物质的性质，反映温度变化在物体中的传播能力单位体积物质温

5、度升高1oC是所需要的热量,代表物质的蓄热能力导热系数，表明物质的导热能力说明物体的某部分一旦获得热量，该热量能在整个物体中很快扩散或第二节热传导导温系数导热物质在单位面积、单位温度梯度下的导热速率表明物质导热性强弱即导热能力的大小是物质的物理性质，与物质的种类、温度和压力有关不同物质的导热系数差异较大第二节热传导二、导热系数(4.2.5)对于同一种物质，值可能随不同的方向变化——各向异性（1）气体的导热系数随温度升高而增高，近似与绝对温度的平方根成正比。一般情况下，压力对其影响不大，但在高压（高于200MPa）或低压（低于2.7kPa）下，气体的导热系数随压力的升高而增大。气体的

6、导热系数第二节热传导二、导热系数（一）的影响因素：液体的导热系数水甘油第二节热传导二、导热系数（2）液体的导热系数随温度升高而减小（水、甘油例外）压力对其影响不大。经验公式：16T[W·(m·k)-1][W·(m·k)-1]（3）固体的导热系数影响因素较多纯金属的导热系数随温度升高而减小；合金却相反，随温度上升而增大。晶体的导热系数随温度的升高而减小，非晶体则相反。第二节热传导二、导热系数固体的导热系数金属液体隔热材料气体金属50～415W/(m·K)，合金12～120W/(m·K)0.03～0.17W/(m·K）0.17～0.7W/(m·K)0.007～0.17W/(m·K)氢水

7、水是工程上最常用的导热介质换热壁面材料多孔材料作为保温材料保温材料受潮后隔热性能将大幅度下降——防潮（二）工程中常用材料的导热系数第二节热传导（1）在液体中，水的导热系数最大，20℃时为0.6W／(m·K)。因此，水是工程上最常用的导热介质。（3）非金属中，石墨的导热系数最高，可达100～200W／（m·K），高于一般金属；同时，由于其具有耐腐蚀性能，因此石墨是制作耐腐蚀换热器的理想材料。水比空气的导热系数大得多，隔热材料受潮后其隔热性能将大幅度下降。因此，露天保温管