热工设备--传热1

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1、任何工业窑炉的传热均分为两类有益传热现象：窑内加热物料；有害传热现象：窑外热损失；窑炉工作环境和长寿高效与经济技术密切关联热风炉用耐火制品系列高风温热风炉:内部:高导热硅砖强化传热--有益传热,外壁:隔热-阻止热损失,抑制有害传热第四章传热第一节传导传热——导热第二节对流换热第三节热辐射第四节综合传热传热有三种方式，即传导、对流与辐射。实际传热过程，几种方式同时并存—综合传热。在研究传热之前，首先建立温度场的概念第四章传热4.1传热的基本概念一、温度场：指某一瞬间物体(空间)各点温度分布的总和。t＝f(x,y,z,τ)温度是空间坐标和时间的函数。稳定传热：如果温度场不随时间改变，称为稳定温度场

2、。此时所进行的传热为稳定传热。t＝f(x,y,z)不稳定传热：如果温度场随时间改变，称为不稳定温度场。此时所进行的传热为稳定传热。t＝f(x,y,z,τ)温度场是传热的必要条件：物体（气-固-液）中存在温度差，热量总是从高温向低温流动。温度场是空间与时间函数:t=f(x，y，z，τ)如果温度场不随时间改变，则称为稳定传热，反之为不稳定传热。例如:A)窑炉中的窑墙、窑顶，虽然各点温度不同，但不随时间而改变，属稳定传热。B)在加热或冷却过程中，同一部位的温度都随时间改变，属不稳定传热。第四章传热4.1传热的基本概念二、温度梯度：等温面之间温度差Δt与其法线方向距离Δn之比值的极限称为温度梯度,记为

3、gradt.导热:物体各部分无相对位移或不同物体的直接接触，依靠物质的分子、原子、自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。本课仅讨论导热现象的宏观规律。传导传热——导热第四章传热4.2传导传热——导热一、导热基本定律——傅立叶定律单位时间内传递的热流量Q每单位截面积所传递的热流量q(热流密度)第四章传热4.2传导传热——导热一、导热基本定律——傅立叶定律热流密度：单位时间,通过单位面积的热流量。q—每单位截面积所传递的热流量(热流通量)。热流密度是向量,它的正方向是朝向温度降落的一面,即和温度梯度方向相反,所以在公式的右边为负号。第四章传热4.2传导传热——导热一、导热基本定律——傅立叶

4、定律λ—材料导热系数,也称为热导率。导热系数：当物体内温度降度为l℃/m,单位时间内通过单位面积的热流量,导热系数的大小标志着物质的导热能力。第四章传热4.2传导传热——导热一、导热基本定律——傅立叶定律气体的导热系数：0.006～0.6w/(m℃)液体的导热系数：0.07—0.7w/(m℃)金属的导热系数：2.2—420w/(m℃)耐火材料、建筑材料及隔热保温材料：0.025—4w/(m℃)绝热材料：导热系数小于0.25w/(m℃)的材料。第四章传热4.2传导传热——导热一、导热基本定律——傅立叶定律材料的特点：内部具有较多的孔隙,热量通过材料实体和孔隙两部分进行传递。实体——固体的导热孔隙

5、——辐射（及其中介质的导热和对流的复杂方式）。因此：各种材料的导热系数相差很大,同一种材料还受结构、湿度、温度等因素的影响。第四章传热4.2传导传热——导热一、导热基本定律——傅立叶定律大多数耐火材料和建筑材料的导热系数与温度都近似呈直线关系,且随温度升高而增大。特殊：一些耐火材料(如镁砖、铬镁砖),其导热系数随温度升高而降低。导热系数和温度的关系：第四章传热4.2传导传热——导热二、平壁导热1．通过单层平壁导热q=—λ(dt/dx）(1)将上式分离变量dt=—(q/λ)dx(2)积分可得t=—(q/λ)x+C(3)所得积分常数C可由边界条件确定当x＝0，t＝t1，代入式(3)得C=t1(4)

6、当x=δ，t＝t2，代入式(3)得t2=—(q/λ)δ+t1(5)式(5)经整理后可得q为q=λ/δ(t1-t2)(W/m2)第四章传热4.2传导传热——导热二、平壁导热1．通过单层平壁导热通过F平方米面积所传导的热流量为：Q=qF=(λ/δ)(t1-t2)F(W)平壁内距内表面x处温度：第四章传热4.2传导传热——导热二、平壁导热例题1有一红砖墙，其厚度δ为240mm，(它的长度和宽度远大于厚度，可视为“一维”导热)墙的两表面温度分别为t1=140℃和t2＝20℃。求通过此墙壁的热流密度q以及平壁内a、b、c各平面的温度ta、tb和tc，这些平面相距均为60mm，如图。解：不考虑红砖的λ随温

7、度变化，取λ=0.50W/(m·℃)q=(t1-t2)λ/=(140-20)×0.50/0.24=250W/m2ta=t1–[(t1-t2)/]x=140-[(140-20)/0.24]×0.06=110℃tb=140-[(140-20)/0.24]×0.12=80℃tc=140-[(140-20)/0.24]×0.18=50℃因此，当λ为常数时，单层平壁内温度按直线分布。第四章传热4.2传导