第4章传热过程ppt课件.ppt

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1、第4章传热过程4.1概述4.2热传导4.3对流传热（重点）4.4热辐射4.5传热过程计算（重点）14.1概述传热速率与推动力4.1.1热传导4.1.2对流传热4.1.3热辐射2传热速率传热过程与传热速率密切相关。定义传热量Q：通过整个换热面积传过的热量。J或kJ（或通过单位换热面积传递的热量，J/m2)定义传热速率q：单位时间通过整个换热面积传过的热量。J/s（或单位时间通过单位换热面积传递的热量，W/m2)3传热的推动力传热过程自发地由高温向低温进行。因此，温度差=传热推动力传热推动力越大，传热速率越大。44.1.1热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的

2、部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导，又称导热。特点：没有物质的宏观位移。54.1.2对流传热流体内部质点发生相对位移，将热量由一处向另一处传递的过程，叫对流传热。自然对流温度不同密度不同强制对流外力作用64.1.3热辐射物体因自身温度，而以电磁波的形式发出辐射能的过程称为热辐射。能量转移能量形式的转化不需要任何物质媒介74.2热传导4.2.1傅立叶定律及导热系数4.2.2定态热传导84.2.1傅立叶定律及导热系数式中q──热传导速率，W或J/s；A──导热面积，m2；t/x──温度梯度，℃/m或K/m；──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)

3、。Q──传递的热量，Jτ──时间4.2.1.1傅立叶定律9负号表示传热方向与温度梯度方向相反。表征材料导热性能的物性参数；越大，说明导热性能越好。对一维稳定热传导10(2)是分子微观运动的宏观表现。4.2.1.2导热系数(1)物理意义：单位温度梯度下，单位时间通过单位传热面积传过的热量。越大，传热速率越大。=f(结构，组成，密度，温度，压力）(3)各种物质的导热系数金属固体>非金属固体>液体>气体11在一定温度范围内：式中0,──0℃,t℃时的导热系数，W/(m·K)；a──温度系数。t——℃对大多数金属材料a<0，t,对大多数非金属材料

4、a>0，t,1)固体金属数量级101-102W/(m·K)金属：纯金属>合金铜：384W/(m·K),碳钢：45,不锈钢：16非金属：同样温度下，越大，越大。122)液体数量级10-1W/(m·K)金属液体较高，非金属液体低，水的最大。t（水和甘油除外）3)气体数量级10-2W/(m·K)一般来说，纯液体的大于溶液t气体不利用导热，但可用来保温或隔热。13对于稳定温度场傅立叶定律：边界条件为：4.2.2定态热传导14一、通过单层平壁的稳定热传导假设：(1)A大，b小；(2)材料均匀；(3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。即一维稳定传

5、热。t1t2btxdxQxQx+dx15取dx的薄层，作热量衡算：对于稳定温度场16讨论：1．分析平壁内的温度分布，对于任意位置x处，积分上限由改为不随t变化时，t～x成呈线形关系。若随t变化关系为：则t～x呈抛物线关系。t1t2btxdxQxQx+dx172．当随t变化时，如：1～t1，2～t23．推动力：热阻：可表示为18二、通过单层圆筒壁的稳定热传导假定：(1)稳定温度场；(2)一维温度场。特点：(1)等温面为圆柱面；(2)r不同，A不同；(3)r不同，单位时间总传热量Q相等，但单位面积传热量q不相等。19取dr同心薄层圆筒，作热量衡算：对于稳定温度

6、场傅立叶定律边界条件设不随t而变得：20式中q──热流量或传热速率，W或J/s；──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)；t1,t2──圆筒壁两侧的温度，℃；r1,r2──圆筒壁内外半径，m。21讨论：1．上式可以写为——对数平均面积2．——算术平均面积223．圆筒壁内的温度分布t～r呈对数曲线变化(假设不随t变化)23三、通过单层球壁的稳定热传导——几何平均面积24四、通过多层平壁的稳定热传导假设：(1)A大，b小；(2)材料均匀；(3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。(4)各层接触良好，接触面两侧温度相同。t1t2b1txb2b3t2t4t3q25对于

7、稳定热传导过程，通过各层的传热速率相等。26推广至n层：27各层的温差思考：厚度相同的三层平壁传热，温度分布如图所示，哪一层热阻最大，说明各层的大小排列。t1t2t3t431228五、通过多层圆筒壁的稳定热传导29对于n层圆筒壁：30例4.1P32样题210双层相同砖1=0.6W/mK。现t1=500ºC，t2=120ºC.内层砖厚度为：b1=240mm，现要求在保持热流强度不变的前提下，增加一层砖，使这层砖外温度为47ºC求：外层砖厚度.31此题命题不够合理，增加砖壁厚度就是为了减少热损失，本题意为由增加的砖壁代替原120ºC砖壁的对流热阻。32耐火