单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/1/26,#,2024/11/17,1,第一节概述,热传导,（导热）,对流传热,辐射传热,传热有三种方式：,(,举例电热炉烧水,),机理：,相互接触的物质之间,静止的物质内部,层流流动的物质内部,发生在,管内层流,热量入,对流传热系数或给热系数，,W/m,2,K,气体,-,靠分子或原子的无规则若运动；,固体,-,金属靠自由电子，非金属靠晶格的震动,液体,-,两种观点（见教材）,导热,导热,自然对流,化工原理,2024/11/17,2,一、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,。,化工原理,2024/11/17,3,（二）温度梯度,n,n,x,t+,t,t,x,Q,方向：法线方向，以温度增加的方向为正。,化工原理,2024/11/17,4,（三）傅立叶定律,式中,d,Q,热传导速率，,W,或,J/s,；,dA,导热面积，,m,2,；,t/,n,温度梯度，,/m,或,K/m,；,导热系数，,W/(m),或,W/(mK),。,负号表示传热方向与温度梯度方向相反,化工原理,2024/11/17,5,二、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,化工原理,2024/11/17,6,1.,固体热导率,金属材料,10,10,2,W/(m,K),建筑材料,10,-1,10 W/(m,K),绝热材料,10,-2,10,-1,W/(m,K),在一定温度范围内：,对大多数金属材料,a 0,，,t,化工原理,2024/11/17,7,2.,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,，,0.09,0.6,W/(mK),化工原理,2024/11/17,8,3.,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。,0.006,0.4,W/(mK),化工原理,2024/11/17,9,t,1,t,2,b,t,x,dx,Q,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。,化工原理,2024/11/17,10,积分：,化工原理,2024/11/17,11,四、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。,化工原理,2024/11/17,12,在半径,r,处取,d,r,同心薄层圆筒,积分,化工原理,2024/11/17,13,讨论：,对数平均面积,热阻,令,对数平均半径,化工原理,2024/11/17,14,一般 时，,化工原理,2024/11/17,15,思考2：,气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？,b,b,1,2,Q,Q,b,b,2,1,作业：,化工原理,2024/11/17,16,一、对流传热过程,第三节 对流传热,dA,q,m2,，,t,2,q,m1,，,T,1,q,m2,，,t,1,q,m1,，,T,2,化工原理,2024/11/17,17,t,t,W,T,W,T,A,2,A,1,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,化工原理,2024/11/17,18,式中,Q,对流传热速率，,W,；,1,、,2,热、冷流体的对流传热系数，,W/(m,2,K),；,T,、,T,W,、,t,、,t,W,热、冷流体的,平均,温度及,平均,壁温，。,冷流体：,热流体：,牛顿冷却定律,化工原理,2024/11/17,19,第四节 传热过程计算,返回,总传热速率方程,式中,Q,传热速率，,W,；,t,m,两流体的平均温度差，；,A,传热面积，,m,2,；,K,总传热系数，,W/(m,2,),。,化工原理,2024/11/17,20,（一）恒温传热,（二）变温传热,t,m,与流体流向有关,一、传热平均温度差,逆流,并流,错流,折流,化工原理,2024/11/17,21,1.,逆流与并流,t,2,t,1,T,1,T,2,t,1,t,2,T,1,T,2,t,2,t,A,t,1,T,2,T,1,逆流,t,2,t,A,t,1,T,2,T,1,并流,化工原理,2024/11/17,22,以逆流为例推导,t,m,假设：（,1,）稳态流动，,q,m1,、,q,m2,为常数；,（,2,）,c,p,1,、,c,p,2,为常数；,（,3,）,K,沿管长不变化；,（,4,）热损失忽略不计。,A,T,2,t,1,t,2,T,1,dT,dt,dA,t,2,t,1,t=T-t,对于微元：,化工原理,2024/11/17,23,逆流、并流均适用；,当,t,2,/,t,1,2,，则可用算术平均值。,对数平均温度差,化工原理,2024/11/17,24,2.,错流与折流,查图,1 ,t,m,0.9,若,0.8,，温差损失大，传热不稳定；,应改变流型,化工原理,2024/11/17,25,二、总传热系数,K,总传热系数，,W/(m,2,K),t,w,T,w,管内对流,管外对,流,导热,冷流体,热流体,t,T,d,Q,d,Q,1,d,Q,3,d,Q,2,（一）总传热系数计算,化工原理,2024/11/17,26,管内对流,管外对流,管壁热传导,稳态传热,化工原理,2024/11/17,27,（,1,）平壁,d,A,=d,A,1,=d,A,2,=d,A,m,讨论：,（,2,）以外表面为基准,(d,A,=d,A,1,),化工原理,2024/11/17,28,K,1,以外表面为基准,的总传热系数，,W/(m,2.,K),d,m,对数平均直径，,m,以,内表面,为基准：,d,1,/,d,2,2,可用算术平均值,化工原理,2024/11/17,29,（二）污垢热阻,R,d,1,、,R,d,2,传热面两侧的污垢热阻，,(m,2,K)/W,（三）提高,K,值的讨论,设法减小,控制热阻,。,（,1,）减小污垢热阻,防结垢、及时清洗。,化工原理,2024/11/17,30,（,2,）若污垢热阻与壁阻可忽略时，有,或,若,则,当,1,、,2,相差较大时：,若,则,或,应提高较小,，进而提高,K,。,当,1,、,2,相差不大时，二者应同时提高,。,化工原理,2024/11/17,31,三、壁温的计算,稳态传热,（,1,）,大，,b,/,A,m,小（壁阻小）,t,W,T,W,化工原理,2024/11/17,32,T,W,接近于,T,，即,大,(,热阻小,),侧流体的温度,（,2,）当,t,W,=,T,W,化工原理,2024/11/17,33,四、传热计算,总传热速率方程,热量衡算式,(,热负荷,),无相变,有相变,应用条件：,定态流动，,q,m,为常数；,c,P,为常数；,K,为常数；,忽略热损失。,化工原理,2024/11/17,34,黑体：,白体,(,镜体,),：,透热体：,灰体：,以相同的吸收率吸收所有波长辐射能的物体,固体、液体：,=0,+,=1,气体：,=0,+,=1,化工原理,已知当温度为,T,时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（,D,）耐火砖的黑度。,A,大于,B,等于,C,不能确定,D,小于,