热工过程与设备-3.传热学01-传导.ppt

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1、第二章传热（一）导热对流换热辐射换热综合传热8/29/20211上海大学材料学院传热现象8/29/20212上海大学材料学院硅酸盐工业窑炉8/29/20213上海大学材料学院本章节内容第一节传导传热——导热第二节对流换热第三节热辐射第四节综合传热第五节热换器8/29/20214上海大学材料学院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，窑炉同一

2、部位的温度都随时间改变，属不稳定传热.基本概念8/29/20215上海大学材料学院等温面图2-1温度梯度和热流温度梯度：Gradt等温线8/29/20216上海大学材料学院3、温度梯度c/m2、等温面等温线4、热流量q(w/m2)（热流密度）热量Q(w)1、温度场稳定温度场不稳定温度场稳定导热不稳定导热不稳定导热稳定导热基本概念8/29/20217上海大学材料学院导热：1，接触越紧密，导热量越大；2，无质点的相对位移和能量形式的转换。辐射：1，无须介质传播2，有能量形式的转换对流：1，有质点的相对位移、无能量形式的转换；2，对流换热的同时，必然伴有导热现象。传热的几种方式及基本特点8/

3、29/20218上海大学材料学院定义:指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——导热。§2.1传导传热—导热8/29/20219上海大学材料学院λ:温度降为1c/m时，单位时间、单位面积传递的热量。（w/mc）or（KJ/m²hrc/m）导热1、1导热基本定律—付里叶定律表达式：稳态非稳态（一维稳定）式中：导热系数8/29/202110上海大学材料学院表示物体内温度降度为1℃/m，单位时间内通过单位面积的热流量，它标志物质的导热能力。λ=Q/[(－t/x)·F]W/(m·℃)气体:0.006～0.6W/(m

4、·℃)，分子运动和相互碰撞的结果;液体:0.07～0.7W/(m·℃)；固体：金属:2.2～420W/(m·℃)；非金属:0.025～4W/(m·℃);导热系数随温度而变化：λt=λ0(1+βt)=λ0+btmλ:材料的导热系数/热导率8/29/202111上海大学材料学院400°c600°c800°c1000°c1200°c14.212.210.39.28.0导热影响的因素：砌炉材料如粘土砖、硅砖、刚玉、红砖如高铝砖、镁砖、碳化硅砖A、热导率随温度变化而变化t——t℃时的热导率0——0℃时的热导率b,β——实验常数，1/℃8/29/202112上海大学材料学院D、其他条件如含水量

5、、气孔率等导热影响的因素：一般气体水、甘油液体多数B、物质的种类固液气金属非金属绝缘材料使用温度C、物质的结构单晶多晶非晶耐材、建材绝缘材料影响导热系数的因素：8/29/202113上海大学材料学院1、2平壁导热单层平壁导热导热一维稳定导热，（1）平面壁内距内表面x处的温度tx结论:当材料的导热系数为常数时，单层平壁内温度呈直线分布。根据付里叶定律：将此式分离变量并积分：8/29/202114上海大学材料学院随温度变化时，可视为平均温度下的平均导热系数导热平壁内温度呈曲线分布（2）β=08/29/202115上海大学材料学院利用公式可以解决某些工程实际问题：计算炉墙等物

6、体的散热损失（已知λ，t1，t2，δ，求q）；计算所需保温层的厚度（已知q，λ，t1，t2，求δ）；计算物质的导热系数（已知q，t1，t2，δ求λ）；计算炉墙等物体的内外壁温度（已知q，λ，δ，t1（t2），求t2（t1））；推算炉壁不同厚度处的温度：tx=t1-(t1-t2)x/δ8/29/202116上海大学材料学院平板法测定材料的导热系数已知：试件尺寸d，厚h通过试件的热流量Q内表面温度t1外表面温度t2求：试件的导热系数λ讨论强化或削弱导热的途径导热引伸8/29/202117上海大学材料学院例题1:如图，有一红砖窑墙，其厚度为240mm(长度及宽度远远大于厚度，可视为“一维”

7、导热)，窑墙的两表面温度分别为t1=140℃、t2=20℃。该红砖墙λ=0.50W/(m·℃)求:通过此墙壁的热流密度q和平壁a、b、c各平面的温度ta，tb，tc?这些平面相距均为60mm。并写出窑墙壁不同距离的温度关系表达式。8/29/202118上海大学材料学院解：不考虑红砖的λ随温度变化，已知此红砖墙的λ=0.50W/(m·℃)，故根据付立叶定律有：（1）q=(t1-t2)λ/=(140-20)×0.50/0.24=250