分析化学概要（CAI）.ppt

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1、第五章传热第一节传热概述第二节热传导第三节对流传热第四节热交换第五节辐射传热2021/7/29第一节传热概述一、传热的基本方式二、稳态传热和非稳态传热三、热流量和热阻四、热交换2021/7/29一、传热的三种基本方式1热传导1.1定义当物体内部或两直接接触的物体间存在温度差时，温度较高处的分子因振动而与相邻分子碰撞，将能量的一部分传给对方，该种能量传递方式称为热传导，或称导热。1.2特点两物质之间必须直接接触或存在媒介；在传热过程中，物质间没有空间位移。2021/7/292对流传热2.1定义由流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程或者由流体微团改变空间位置所引

2、起的流体和固体壁面之间的热量传递过程称为对流传热。2.2特点主要发生在流体内部或固体和流体之间，在传热过程中，流体质点或流体微团发生空间位置改变。2021/7/293辐射传热3.1定义依靠电磁波辐射实现热冷物体之间热量传递的过程称为辐射传热。3.2特点不仅是能量的传递，还伴随着能量形式的转化；是一种非接触式传热，在真空中也能进行。2021/7/29二、稳态传热和非稳态传热1稳态传热在传热系统中，温度分布不随时间而改变的传热过程称为稳态传热。2非稳态传热在传热系统中，温度分布随时间而改变的传热过程称为非稳态传热。2021/7/29三、热流量、热流密度和热阻1热流量热流

3、量为传过一个热流面的热量Q与传热时间t的比值，符号为Φ，单位为W,用公式表示为：2热流密度热流量Φ与传热面积A之比，称为热流密度，又称热通量。用符号q表示，单位为W/m2。2021/7/293热阻导热过程的阻力称为热阻。热阻为导热体两侧温差与热流密度之比。单位为K/W。2021/7/29四、热交换两个温度不同的物体间进行的传热过程称为热交换，也称换热。热交换的结果是温度高的物体的焓较小，温度低的物体的焓增大。热交换的基本原则是能量守恒原则，即热交换所涉及的物质的焓变的代数和为02021/7/29第二节热传导一、热传导相关概念二、傅立叶定律和热导率三、通过平壁的稳态

4、导热四、通过圆筒壁的稳态导热2021/7/29一、热传导相关概念1温度场某一时刻空间各点的温度分布，称为温度场。对于不稳定温度场对于稳定温度场2021/7/292等温线和等温面在某一时刻，将温度场中具有相同温度的点连接起来所形成的线或面称为等温线或等温面。2021/7/29三、傅立叶定律和热导率1傅立叶定律在温度场中，由于导热所形成的某点的热流密度正比于该时刻某一点的温度梯度，表达式为2热导率上式中的λ称为热导率，单位W/(M·K)。它的物理意义为某物质在单位温度梯度时所通过的热流密度。2021/7/29四、通过平壁的稳定传热1通过单层平壁的稳定传热因是稳定传热，q

5、是常量，分离变量后积分积分后(W/m2)(W)热阻对于面积为A的平壁2021/7/292通过多层平壁的稳定传热因是稳定传热，通过各层的热流密度相等，则推论到n层平壁，则应用加比定律，则(W/m2)(W/m2)2021/7/29若各层的面积为A，则总热阻为2021/7/29例：冷库壁由两层组成：外层为红砖，厚250mm，导热率为0.7W/(m·K)；内层为软水，厚200mm，导热率为0.07W/(m·K)。软木层的防水绝缘层热阻可忽略不计。红砖和软木层的外表面温度分别为25℃和-2℃。试计算通过冷库壁的热流密度及两层接触面处的温度。2021/7/29解：令外墙高温侧温

6、度为T1，内墙低温侧温度为T3,两墙接触面温度为T2，则（℃）2021/7/29四、通过圆筒壁的稳定传热1通过单层圆筒壁的稳定传热取半径r处厚度为dr的薄圆柱层，则积分结果为(W)分离变量积分得2021/7/29热阻为令，则于是2021/7/29再令2021/7/29四、通过圆筒壁的稳定传热2通过多层圆筒壁的稳定传热稳定传热时，通过各层的热流量相等，则2021/7/29推论到n层圆筒壁，有(W)令则(W)2021/7/29例：直径为Φ60mm×3mm的钢管用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110℃，绝热层

7、外表温度为10℃。已知软木和保温灰的平均热导率分别为0.043和0.07W/(m·K)，试求每米管长的冷量损失量。2021/7/29解：2021/7/29第五章流体流动一、牛顿冷却定律二、对流传热基本原理三、无相变的对流传热四、有相变的对流传热第三节对流传热2021/7/291牛顿冷却定律一、牛顿冷却定律与对流传热的基本原理为表面传热系数或传热膜系数。单位空气自然对流，的范围为5-25空气强制对流，的范围为20-100水自然对流，的范围为200-1000的范围为1000-1500水强制对流，2021/7/292对流传热的机理2021/7/293各因素对对流传热系