冶金炉热工基础 教学课件 作者 王鸿雁 主编传热原理-1.ppt

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1、第一章气体力学原理主要内容：一、气体的主要物理性质二、气体流动的动力学三、压头损失知识重点:一、三个方程式：1、静止气体的压力平衡方程式；2、运动气体的连续方程式；3、柏努力方程式。二、气体流动的状态；三、气体在流动过程中的各种压头损失及烟囱排烟。第二章燃料及燃烧主要内容：一、冶金企业常用燃料二、燃烧计算三、燃料燃烧知识重点:一、固体、液体、气体的化学组成和各种组成之间的换算。二、理论空气需要量及产物量的计算、燃烧温度的计算。三、煤气及重油的燃烧。第三章传热原理概述冶金炉是一种热工设备，工作时内部进行着复杂的传热现象。传热的强弱，决定炉子生产率的高低。怎样才能加强或减弱传热？怎样计算已知条件下

2、的传热量？怎样确定为保证一定传热量所需要的面积？这些问题对合理设计和使用冶金炉，不断改善冶金过程的技术经济指标都具有重要意义。一、传热方式的分类传热过程是一种复杂的物理过程，按物理性质的不同，可分为三种基本的传热方式——传导、对流、辐射。传导传热现象是指物体内部相邻部分间的热量传递，传热方式可以发生在固体、液体和气体中。液体和固体中，热量的传递是依靠弹性波的作用；气体中，热量的传递是依靠原子或分子的扩散作用；金属内部，热量的传递是依靠自由电子的转移。对流现象是借温度不同的各部分流体发生扰动和混合而引起的热量转移，只能在气体或液体中出现。流体的运动特性对对流传热有重要影响，由导热的特点可见：在对

3、流的同时，流体内部也有传导存在。辐射传热是通过电磁波实现的，即因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为辐射传热。固体、液体和气体都能将热能以电磁波的形式发射出去，而不需要任何介质。热能在传递过程中可以转化为辐射能，被物体吸收后的辐射能又可以转化为热能。因此，这种传热方式不仅进行能量的传递，而且还伴随着能量形式的转化。二、传热过程的性质实际中，冶金炉内很难存在某种单一的传热方式，即传热过程实际上具有复杂性。以火焰炉为例，分析传热现象的复杂性。火焰炉内：(1)火焰对物料的传热方式：对流和辐射两种。(2)物料内部的传热：对于熔融态金属，有对流和传导两种形式；对于散状物料，对流、传导、辐射三种方式可

4、能同时存在。对于冶金炉内复杂的传热过程，难以将其简单划分为上述三种单一的传热方式。∴在实际计算里，往往将这些过程当作一个整体来研究。例如：(1)流体与固体表面之间的传热(即对流与传导的综合作用)称为“对留给热”或“对流换热”；(2)通过多孔物体的传热方式(即对流、传导、辐射三种传热方式的综合作用)称为综合导热。三、传热计算基本公式的表示方法1、热压(传热的动力)没有温度差，传热就不可能发生。温度差越太，传热过程也越强烈，温度差是传热的推动力。故将温度差△t=t1-t2称之为热压。2、热阻(传热的阻力)在传热过程中会存在各种阻碍传热的因素，称之为热阻。例如：(1)传热两物体之间的距离；(2)物体

5、的导热系数、辐射系数或吸收能力等。对于不同的传热方式，热阻的内容和表现形式也不相同。3、热流的定义：规定单位时间的传热量称之为热流。4、类似关系热压与热阻的对比关系类似于电路中的电流与电压及电阻的关系，即：四、传热学的任务研究不同条件下热压和热阻的具体内容和数值，从而能计算出传热量大小，并合理地控制和改善传热过程。1、对于热阻：各种传热过程都比较复杂，往往是两种或三种传热方式同时存在的综合作用，这时的热阻就是集中各种传热方式在一起的热阻。学习方法：首先要从最简单的传热方式入手，研究三种传热方式单独存在时的传热规律和热阻，然后再扩大到研究复杂的传热过程。2、对于热压△t：有两种情况(1)△t变化

6、：即物体内传热各方向上的温度随时间变化而变化的，属于不稳定态导热。如金属的加热和冷却过程。(2)△t不变：即物体内传热各方向上的温度不随时间变化而变化的，属于稳定态导热。本章中我们要讨论的传热过程都属于稳定态导热。3.1稳定态导热导热作用是物体内部两相邻质点(如分子，原子，离子)通过热振动，将热量依次传递给低温部分，如炉壁的散热。稳定态导热就是同一时间内传入物体任一部分的热量与该部分物体传出的热量是相等的。即∑Q入=∑Q收或△t=03.1.1导热的基本方程式（傅立叶方程式）1、等温面：物体内温度相同的所有点联成的面积称为等温面。2、公式推导：如图3—1所示：设两等温面间距离为dx，温差为dt，

7、则传导的热量Q（W），应与温度差及传热面积成正比，而与距离成反比，引入比例系数“λ”，可写成：——单一方向上导热时的傅立叶方程式式中：Q——沿x轴方向的热流，W；F——与热流垂直的传热面积，m2；λ——导热系数。式中的负号是考虑到热流以温度降低的方向为正(即热流总是指向温度降低的方向)；dt是以温度降低的方向为负，两者方向相反。3.1.2导热系数导热系数说明物体导热的能力。导热系数的物理意义：表示