传热主讲教师童汉清1概述传热操作的目的1加热或.DOC

第四章 传 热 主讲教师 童汉清 §1 概述 一、传热操作的目的 1、加热或冷却 2、热量回收 3、保温，减少热量或冷量的损失 二、传热过程中冷热流体的接触方式 1、直接接触式传热 2、间壁式传热 3、蓄热式传热 三、传热的基本方式 1、热传导 静止物质内的一种传热方式，没有物质的宏观位移。 2、对流传热 流体中质点发生相对位移而引起的热量交换。 3、辐射传热 热能以电磁波的形式在空间传递。 特点：1）绝对零度以上的任何物质均能发生热辐射。 2）热辐射不仅是能量的转移，而且发生了能量形式的变化，不需任何物质做传热媒介。 本章的学习任务：热量由热流体通过壁面传给冷流体的一系列计算。 §2、热传导 热传导的必要条件：温度差；传热媒介。 温度差是传热过程的推动力。 一、温度场和温度梯度 1、温度场 三维温度场： 一维温度场： 一维稳定温度场： 2、等温面 温度场内，温度相同的点组成的面为等温面。 不同的等温面不会相交。 3、温度梯度 两等温面间的温度差与其间的垂直距离之比的极限。 温度梯度的方向以温度增加的方向为正，与传热方向相反。 二、傅立叶定律 通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比。 温度梯度的方向：低温面向高温面 传热的方向：高温面向低温面 对于一维稳定的热传导过程，则有： 三、导热系数 物理意义：温度梯度为1oC/m；导热面积为1m2的情况下，单位时间内传递的热量。标志着物质的导热能力。单位：W/m·oC 导热系数的影响因素： 1、物质的种类 导热材料（大多数金属）；隔热材料（） 2、物质的状态 固体较大；气体较小。 3、物质的湿度 湿材料较大；干材料较小。 4、物质的温度 四、平面壁的稳定热传导 1、单层平壁的稳定热传导 假设： 1）平壁材料均匀。 2）导热系数不随温度而变。 3）平壁内温度只沿垂直于壁面的 方向发生变化。 4）平壁面积与侧面积相比为无穷 大。（侧面散热为零） 2、多层平壁的稳定热传导 3、推动力和阻力的加和性 例：穿过三层等厚的平壁的稳定导热过程，如图，已知t1 = 200oC，t2 = 150oC，t3 = 120oC，t4 = 100oC，由图判断导热系数最大的一层为（ ）。 A：第一层 B：第二层 C：第三层 D：不能判断 五、圆筒壁的稳定热传导 特点： 1、温度沿圆筒的径向而变化，等温面为一系列同心的圆筒壁面。 2、导热面积因直径不同而不同。 3、总传热速率不变，传热通量沿径向变化。 则传热速率的计算式为： 对数平均半径 ；对数平均面积 同理，多层圆筒壁的稳定热传导的计算式为： P．212 6 ； 若 ，则 若 ，则 § 3 对流给热 一、概述 1、对流传热与对流给热 对流传热：流体中质点发生相对位移而引起的热交换。 对流给热：流体流过固体传热面时，与该面发生的热传导、流体质点间的热传导以及对流传热共同的传热作用。 2、自然对流与强制对流 自然对流：传热过程中因冷热流体密度不同而产生环流引起的热交换。 强制对流：流体在外力作用下产生宏观运动而引起的热交换。 二、对流给热过程的计算 1、牛顿冷却定律 流体被加热： 流体被冷却： 式中：为对流给热系数，单位：W / m2 · oC 2、对流给热系数的计算 1）无相变低粘度流体在圆形直管内作强制湍流时的 流体被加热：b = 0.4；流体被冷却：b = 0.3 应用范