第2章 节 导热的理论基础简化版 .ppt

波纹管隔热油管 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） （2）预应力隔热油管 高温内管比外管更容易膨胀 将内管在受拉的状态下与外管在端部焊接在一起，这样可以抵消注汽时高温受热而产生的应力，从而起到保护管柱的作用 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） （2）预应力隔热油管 保温层:硅酸铝纤维，再包以多层铝箔 视导热系数可达到0.06-0.08 W/(m·K) 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 预应力隔热油管 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 问题：使用过程中隔热油管的隔热性能越来越差 检测表明：隔热油管夹层内氢气和其它气体的存在是导致油管性能下降的原因，即所谓的“氢害” 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 氢气来自于高温水蒸汽对隔热油管的腐蚀 ——氢气分子较小，能穿过金属晶格进入隔热管夹层 ——氢的导热系数比较大 隔热油管的导热系数增加 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 测试表明： ——当氢气体积占20%时，其视导热系数可由0.062增加到0.115 W/(m·K) ——每使用一个注汽周期，环空内的含氢量会以4%的速度增加，导热系数以20%的速度增大 ——当含氢量达到80%时，导热系数可达0.383 W/(m·K) 必须采取有效措施消除的氢气影响 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 可采取的主要措施有： ——采用抗腐蚀钢管 ——在内外表面涂防腐层或贴上防护铁皮 ——夹层内放置吸氢剂（最有效的方法），吸收有害气体。常用的吸氢剂包括钛、钛合金、锆、锆合金，它们能和氢气反应而消除氢气的影响 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） （3）高真空隔热油管 对深井和超深井的注蒸汽，采用常规的隔热油管已不能满足要求，为此人们研究开发了高真空隔热油管 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 高真空隔热油管： ——采用导热系数更小的玻璃棉网代替硅酸铝纤维 ——在内、外管表面及保温层表面贴上铝箔 ——夹层抽真空 使隔热油管的视导热系数降至0.0086 W/(m·K)，并能增加其使用寿命，达到30个注汽周期 2－1 导热的基本概念和定律四 热导率（导热系数） 关于物性方面的考题： (1) 为什么用空心砖、双层玻璃？ (2) 冬天，新建的房子为什么比老房子住起来感到冷？ (3) 冬天，相同温度下海边或南方的城市为什么比内地更冷？ (4) 解释“千层单不如一层棉”中的传热学道理。 (5) 将0℃时的纯铁、高碳合金钢、空气、水、冰等五种材料按导热系数的大小进行排序。 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述 傅里叶定律作用： ——如何计算导热物体内的热流密度 导热物体内的温度场计算就成为解决导热问题的关键 建立导热问题数学描述的依据： ——能量守恒原理和导热基本定律，是能量守恒定律在热传导中具体应用 描述导热问题温度场的数学关系式，称为导热微分方程或热扩散方程 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述 某均质、各向同性物体内发生着导热过程，内部有强度为 的均匀内热源 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直角坐标系下的导热微分方程 1 直角坐标系中的导热微分方程 为实施能量守恒，在物体内部取出边长分别为dx、dy、dz的微元体作为控制容积 取自物体内部、边长分别为dx、dy、dz的微元体 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直角坐标系下的导热微分方程 对微元控制容积： 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直角坐标系下的导热微分方程 进入控制容积的总热流量+控制容积内热源的生成热 -离开控制容积的总热流量=控制容积内热力学能的增加 进出的能量与面有关，源项及储存项与体积有关 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直角坐标系下的导热微分方程 Φ in＝ Φx＋Φy＋Φz 通过各面进出控制容积的热量传递方式？ 设在任意时刻： ——左侧x、前侧y和下侧z的控制表面有热量导入微元体，分别记为Φx、 Φy、Φz 设任意时刻：微元体右侧x+dx、后侧y+dy和上侧z+dz的控制面有热量导出微元体，记为Φx+dx、 Φy+dy、Φz+dz 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直角坐标系下的导热微分方程 通过控制面离开微元体的热量为： 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直角坐标系下的导热微分方程 Φout＝ Φx+dx＋Φy+dy ＋Φz+dz 第2章 导热的理论基础2.2 导热问题的数学描述／直