《第四章传热》PPT课件培训课件.ppt

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1、《第四章传热》PPT课件4.1.1传热的基本方式根据传热机理不同，传热的基本方式有三种：热传导、热对流和热辐射。1．热传导热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依靠原子、分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引起的热量传递。热传导的条件：当物体内部或两个直接接触的物体之间存在着温度差。热能从物体的温度较高部分传到温度较低部分。热传导存在于静止物质内或垂直于热流方向的层流底层中。金属固体：依靠自由电子的运动。不良导体的固体和大部分液体：依靠原子、分子碰撞传递热量。气体：分子的不规则运动而引起的。2．热对流热对流：由于流体质点的

2、位移和混合，将热能由一处传至另一处的传递热量的方式。热对流过程中往往伴有热传导。对流类型：①强制对流：流体的运动是由于受到外力的作用(如风机、水泵或其它外界压力等)所引起；②自然对流：流体的运动是由于流体内部冷、热部分的密度不同而引起工程中通常将流体和固体壁面之间的传热称为对流传热。3．热辐射热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。辐射传热：物体间相互辐射和吸收能量的总结果。方向：高温→低温热辐射的电磁波波长范围0.38～100μm，可见光和红外线范围。特点：两物体不相接触，也不需任何介质。4.1.2传热过程中热冷流体（接触

3、）热交换的方式1直接接触式换热和混合换热器P207图4-1直接接触式换热方式优点：传热效果好，设备结构简单。采用该换热方式的前提是：工艺上允许两种流体相互混合。2蓄热式换热和蓄热器P207图4-2蓄热器内装有固体填充物（如耐火砖）换热的方式：热、冷流体交替地流过蓄热器。特点：结构简单，可耐高温，但设备体积大，两种流体有一定的混合。3．间壁式换热和间壁式换热器特点：冷热两流体不直接接触，由管壁隔开。热量传递：(1)热流体以对流方式将热量传递到间壁的左侧Q1(2)热量从间壁的左侧以热传导的方式传递到右侧Q2(3)以对流方式将热量从右侧

4、壁面传递给冷流体Q3稳态传热：Q1=Q2=Q34.1.3典型的间壁式换热器1套管式换热器2列管式换热器4.1.4传热速率与热通量传热速率（热流量）Q：单位时间内通过传热面的热量。表示换热器传热的快慢。热流密度（热通量）q：是指单位时间内通过单位传热面积的热量。单位传热面积的传热速率，单位为W/m2。4.1.5稳态传热与非稳态传热稳态传热：在传热过程中物系各点温度不随时间变化。连续的化工生产过程大都属于稳态传热。非稳态传热：在传热过程中物系各点温度随时间变化。间歇操作传热过程和开、停车或改变操作参数时的传热过程属于非稳态传热。4.2

5、热传导4.2.1基本概念和傅立叶定律1.温度场和温度梯度温度场：在某一瞬间，物系内所有各点温度分布的总和。t=f(x，y，z，)t——温度，℃；x，y，z——空间坐标；——时间,s一维温度场：若温度场中温度只沿着一个坐标方向变化。t=f(x，)非稳态温度场：温度场内如果各点温度随时间而改变。t=f(x，y，z，)稳态温度场：若温度不随时间而改变。t=f(x，y，z)一维稳定温度场：若温度仅沿一个坐标方向发生变化。t=f(x)等温面指：具有相同温度的点组成的面特点：等温面上各点温度相等，等温面不会相交。温度梯度指：沿等温面法

6、线方向的温度变化率方向：沿温度增高方向为正，且与等温面垂直一维的温度场，温度梯度可表示为2.傅立叶定律傅立叶定律是热传导的基本定律，它表示热传导的速率与温度梯度和垂直于热流方向的导热面积成正比。Q——传热速率，W；λ——导热系数，W/（m·K）或W/（m·℃）；S——导热面积，垂直于热流方向的截面积，m2；负号表示热流方向与温度梯度方向相反4.2.2导热系数物理意义：导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量。λ：表征物质的导热能力的大小，是物质的物性参数，W/（m·K）或W/（m·℃）。λ↑，导热能力↑。λ=f(种类(固、液、气

7、)、组成、结构、温度、压力）λ：实验测定。λ金属＞λ非金属＞λ液体＞λ溶液＞λ气体1.固体的λ金属是最好的导热体。λ纯金属＞λ合金t↑,λ↓非金属：t↑,λ↑2.液体的λ金属液体：t↑,λ↓非金属液体：t↑,λ↑。λ金属液体＞λ非金属液体λ纯液体＞λ溶液溶液的λ：经验公式，查手册。3.气体的导热系数λ=f(T），t↑,λ↑气体的导热系数很小，故对导热不利，但对保温有利。4.2.3通过平壁的稳态热传导1.单层平壁的稳态热传导①导热系数λ=const;②温度只沿着垂直于壁面的x轴方向变化，等温面皆为垂直于x轴的平行平面。一维稳态的热传

8、导当x=0时，t=t1；x=b时，t=t2，且t1＞t2，分离变量积分R——导热的热阻，K/W；r——单位传热面积的导热的热阻，(m2·K)/W（重点）结论：①Q正比于Δt，反比于热阻R②R=b/λSb↑，R↑;λ↑,R↓例4-1现有一平壁厚度为4