化工原理课件：第四章 传热.ppt

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1、第一节概述返回第四章传热一、传热过程的应用（1）物料的加热或冷却（2）热量与冷量的回收利用（3）设备与管路的保温2021/7/301二、传热的基本方式（一）热传导气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果固体导电体：自由电子在晶格间的运动非导电体：通过晶格结构的振动实现液体机理复杂特点：静止介质中的传热，没有物质的宏观位移2021/7/302（二）热对流（三）热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力引起的流动。强制对流：流体受外力作用而引起的流动。能量转移、能量形式的转化不需要

2、任何物质作媒介特点：流动介质中的传热，流体作宏观运动2021/7/303三、两流体通过间壁换热过程冷流体t1t2热流体T1T2（一）间壁式换热器夹套式换热器2021/7/304传热速率Q（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位J/s或W。热流密度q（热通量）：单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位J/(s.m2)或W/m2。（二）传热速率与热流密度2021/7/305非稳态传热（三）稳态与非稳态传热稳态传热2021/7/306（四）两流体通过间壁的传热过程t2t1T1T2对流对流传导冷流体Q热流体

3、稳态传热：2021/7/307式中tm──两流体的平均温度差，℃或K；A──传热面积，m2；K──总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)。（五）总传热速率方程2021/7/308一、傅立叶定律温度场：某时刻，物体或空间各点的温度分布。（一）温度场和等温面非稳态温度场稳态温度场等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。第二节热传导不同温度的等温面不相交。2021/7/309（二）温度梯度nnxt+ttxQ方向：法线方向，以温度增加的方向为正。2021/7/3010（三）傅立叶定律式中dQ──热传

4、导速率，W或J/s；dA──导热面积，m2；t/n──温度梯度，℃/m或K/m；──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。负号表示传热方向与温度梯度方向相反2021/7/3011二、热导率在数值上等于单位温度梯度下的热通量=f(结构,组成,密度,温度,压力）金属固体>非金属固体>液体>气体表征材料导热性能的物性参数2021/7/30121.固体热导率金属材料10～102W/(m•K)建筑材料10-1～10W/(m•K)绝热材料10-2～10-1W/(m•K)在一定温度范围内：对大多数金属材料a<0

5、，t对大多数非金属材料a>0，t2021/7/30132.液体热导率金属液体较高，非金属液体低；非金属液体水的最大；水和甘油：t，其它液体：t，0.09～0.6W/(m·K)2021/7/30143.气体热导率t，一般情况下，随p的变化可忽略；气体不利于导热，有利于保温或隔热。0.006～0.4W/(m·K)2021/7/3015t1t2btxdxQ三、平壁的稳态热传导（一）单层平壁热传导假设：材料均匀，为常数；一维温度场，t沿x变化；A/b很大，忽略端损失。2021/7/3016

6、积分：2021/7/3017（二）多层平壁热传导假设：各层接触良好，接触面两侧温度相同。t1t2b1txb2b3t2t4t32021/7/3018各层的温差2021/7/3019结论：多层平壁热传导，总推动力为各层推动力之和，总热阻为各层热阻之和；各层温差与热阻成正比。推广至n层：2021/7/3020四、圆筒壁的稳态热传导（一）单层圆筒壁的热传导特点：传热面积随半径变化，A=2rl(2)一维温度场，t沿r变化。2021/7/3021在半径r处取dr同心薄层圆筒积分2021/7/3022讨论：——对数平均面积热阻令——

7、对数平均半径2021/7/3023一般时，2021/7/3024（二）多层圆筒壁的热传导2021/7/3025三层：n层圆筒壁：2021/7/3026一、对流传热过程第三节对流传热dAqm2，t2qm1，T1qm2，t1qm1，T22021/7/3027ttWTWTA2A1传热壁冷流体热流体Tt湍流主体温度梯度小，热对流为主层流内层温度梯度大，热传导为主过渡区域热传导、热对流均起作用2021/7/3028式中Q──对流传热速率，W；1、2──热、冷流体的对流传热系数，W/(m2·K)；T、TW、t、tW──热、冷

8、流体的平均温度及平均壁温，℃。冷流体：热流体：牛顿冷却定律2021/7/3029（一）影响因素2.引起流动的原因自然对流：由于流体内部密度差而引起流体的流动。强制对流：由于外力和压差而引起的流动。强制>自然二、对流传热系数的影响因素1.流动状态湍流>层流2021/7/3030自然对流的产生：设热处：t2，2