热量传递篇--传热原理 第十四讲 传热概述 热传导课件.ppt

《热量传递篇--传热原理 第十四讲 传热概述 热传导课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热量传递篇－－传热原理第十四讲传热概述热传导作业：习题4-1，4-3传热概述1.传热过程2.传热速率热传导1.傅立叶定律和导热系数2.一维稳态导热三.本讲小结主要内容物料的预热和冷却合理利用能源可持续发展减少热损失煤与石油热力学第二定律指出，凡是有温度差存在的地方，就必然有热量传递，故在几乎所有的工业部门，如化工、能源、冶金、机械、建筑等都涉及传热问题。一.传热概述青藏铁路建设—冻土问题科学思路：主动冷却路基保护多年冻土，包括块石路基、碎石护坡，在路基两旁埋设高效导热的热棒、热桩，在路基中铺设通风管，铺设遮阳棚、遮阳板等。传统思路：增加热阻

2、保护多年冻土的方法研究的目的：强化传热；削弱传热化工过程中需要解决的传热问题：传热计算：设计或校核换热器；改进和强化传热设备一.传热概述典型换热流程1)传热过程中冷热流体的接触方式直接接触式传热间壁式传热蓄热式传热只适用于气体介质工业应用最多1.传热过程热传导：冷热物体直接接触对流传热：流体质点发生相对位移辐射传热：电磁波传递能量，不需介质三种类型一般的传热过程都是两种或两种以上类型的传热方式的组合作用。例如工业上常用的套管式换热器。2）主要传热类型1.传热过程稳态传热：各点的温度不随时间发生变化不稳态传热：各点的温度随时间发生变化传热量Q

3、：单位时间内通过传热面A的热量，又称热流量或换热量，单位为W。传热速度q：单位时间内通过单位面积传热面的热量，又称热通量或热流密度，单位为W/m2。传热量和传热速度之间的关系：2.传热量与传热速度与其它传递过程类似，传热速度也可以表示成传热推动力和热阻的比值的形式：：冷热流体的温度差，为传热推动力：传热阻力：传热系数，W/(m2·K)2.传热量与传热速度1.傅立叶定律与导热系数（Fourier’sLaw）1）傅立叶定律λ：导热系数，反映了不同物质的导热能力。负号表示方向二.热传导—傅里叶定律温度相同的点所组成的面称为等温面；两等温面的温度差

4、与其间的法向距离之比称为温度梯度。2）导热系数导热系数定义式。导热系数为单位导热梯度下的热通量，单位为W/(m·K)或J/(m·s·K)说明：1.各种物质的导热系数通常由实验确定；2.各种物质的导热系数差别很大：金属>非金属固体>液体>气体二.热传导—导热系数3.各种物质导热系数的影响因素1).固体导热系数λ为温度为t时的导热系数二.热传导—固体导热系数λ0为温度为零度时的导热系数β为温度系数，对大多数金属材料为负值；但对大多数非金属材料为正值。纯金属的λ随温度的升高而减小；金属的纯度对导热系数影响很大，合金的导热系数一般比纯金属低。非金属

5、建筑材料或绝热材料的导热系数与物质的组成、结构的致密程度及温度有关。2).液体导热系数非金属液体的导热系数以水最大。除水和甘油外，液体的导热系数随温度的升高而略有减小。如右图所示。二.热传导—液体导热系数3).气体导热系数气体导热系数很小，不利于传热，但利于绝热、保温。例如棉花、软木塞、羽绒等。气体导热系数随温度升高而加大。气体的分子运动。原因？二.热传导—气体导热系数2.一维稳态热传导1)通过平壁的稳态热传导依傅立叶定律，有：边界条件：x=0,t=T1;x=b,t=T2传导距离越大，传热面积和导热系数越小，热阻越大。二.热传导—一维平壁稳

6、态热传导2)通过多层平壁的稳态热传导依据等比定理，有：二.热传导—多层平壁稳态热传导推广到通过n层平壁的稳态热传导,二.热传导—多层平壁稳态热传导例题：锅炉炉墙由耐火砖、硅藻土砖和石棉水泥砖三层组成，各层的厚度、导热系数由下表所示，炉墙内外表面的温度分别为495℃和60℃，试求每平方米炉墙每小时的热损失及各层界面上的温度。耐火砖硅藻土砖石棉水泥砖厚度（mm）11512570导热系数(w/(m2·K))1.160.1160.350解：设T2、T3分别为耐火砖与硅藻土砖的界面温度、硅藻土砖和石棉水泥砖的界面温度。依题意，知道热损失即为由炉墙内向

7、炉墙外的传热量，有：二.热传导—多层平壁稳态热传导同理：温度差ΔT/K热阻R＝b/λ（m2/W）耐火粘土砖31.30.099硅藻土砖340.61.078石棉水泥砖63.20.2003)通过圆筒壁的稳态热传导对于半径为r的等温圆柱面，依傅立叶定律，有：将上式分离变量并积分，有：特点：与稳态平壁热传导不同，圆筒壁的导热量Q为定值，导热通量q随半径的增大而减小。二.热传导—圆筒壁稳态热传导若T1>T2，上式整理得：热阻为将热阻表示为与平壁热阻相同的形式，对热阻作如下变形：二.热传导—圆筒壁稳态热传导当时，对数平均半径rm可用算术平均半径代替。称对

8、数平均半径二.热传导—圆筒壁稳态热传导算数平均值:(a+b)/2对数平均值:(a-b)/ln(a/b)几何平均值:(ab)0.54)通过多层圆筒壁的稳态热传导与多层平壁的稳态热传