公式计算之传热.pptVIP

传热 计算掌握： 1.热传导的基本原理，傅里叶定律及平壁、圆筒壁的热传导计算 2.牛顿冷却定律 3.对流表面传热系统的物理意义及经验关联式的用法、适用条件及注意事项 4.换热器的热流量、平均传热温差，总传热系数计算 5.两固体间辐射传热计算。 对流传热系数的研究 1.流体无相变时对流传热 1）流体在管内作强制对流 ①.流体在圆形管内作强制湍流p86 ②.流体在圆形直管内作强制层流p88 ③.流体在圆形直管内作过渡流p88 ④.流体在弯管内作强制对流p88 ⑤.流体在非圆形管内作强制对流p89 2）流体在管外作强制对流 ①.流体横向流过单根管外对流传热p90 ②.流体横向流过管束对流传热p91 ③.流体在换热器管壳间对流传热p93 ④.自然对流表面传热p94 2.流体有相变时对流传热 1）蒸汽冷凝传热 ①.蒸汽冷凝方式p95 ②.膜状冷凝对流传热p96 a.垂直管外或板上的冷凝传热 (i) 膜层层流时冷凝传热 (ii)膜层湍流时冷凝传热 b.水平管外冷凝传热 2）液体沸腾传热 ①.大容器沸腾传热计算p101 辐射传热三定律 普朗克定律p104 斯蒂芬-玻耳兹曼定律p105 基尔霍夫定律p106 总传热系数和总传热速率方程 dA t2 G1，T1 G2，t1 T2 2.5 传热计算 热流体 固体壁面一侧 固体壁面一侧 另一侧 固体壁面另一侧 冷流体 tw Tw 对流 对流 导热 冷流体 热流体 t T Q （3）管内对流 （1）管外对流 （2）管壁热传导 对于稳定传热 式中 K——总传热系数，W/(m2·K)。 * 1.通过平壁的稳定热传导 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。 t1 t2 b t x dx Qx Qx+dx 取dx的薄层，作热量衡算： 对于稳定温度场 傅立叶定律： 边界条件为： 得： 设?不随t而变 式中 Q ── 热流量或传热速率，W或J/s； A ── 平壁的面积，m2； b ── 平壁的厚度，m； ? ── 平壁的导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)； t1,t2 ── 平壁两侧的温度，℃。 讨论： 2．分析平壁内的温度分布 上限由 1．可表示为 推动力： 热阻： 为 ?不随t变化， t～x成呈线形关系。 3．当?随t变化时 若?随t变化关系为： 则t～x呈抛物线关系。 如：?1～t1，?2～t2 二、 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。 t1 t2 b1 t x b2 b3 t2 t4 t3 推广至n层： 三、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。 t1 t2 t3 t4 ?3 ?1 ?2 通过圆筒壁的稳定热传导 一、 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。 取dr同心薄层圆筒，作热量衡算： 对于稳定温度场 傅立叶定律 边界条件 得： 设?不随t而变 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。 讨论： 1．上式可以为写 对数平均面积 2． 3．圆筒壁内的温度分布 上限从 改为 t～r成对数曲线变化(假设?不随t变化) 4．平壁：各处的Q和q均相等； 圆筒壁：不同半径r处Q相等，但q却不等。 二、通过多层圆筒壁的稳定热传导 对于n层圆筒壁： 式中 q1,q2,q3分别为半径r1,r2,r3处的热通量。 对流传热速率——牛顿冷却定律 流体被冷却： 式中 Q ── 对流传热速率，W； ? ── 对流传热系数，W/(m2·℃)； Tw