任务3基本传热的过程速率计算46课件.pptxVIP

任务3基本传热的过程速率计算武汉软件工程职业学院

1导热速率的计算在稳定导热时，单位时间内通过壁面的传热（称为导热速率）与温度梯度以及垂直于热流方向的等温面面积成正比，即：傅立叶定律式中：Q——导热速率，W；λ——导热系数W/(m·℃)；S——导热面积，m2；b——平壁的厚度，m.tW1-tW2=Δt平壁两侧表面的温度差，℃。QQStw1tw2基本传热的过程速率计算

导热系数物理意义为：在单位温度梯度（1K/m）下，单位时间（1s）通过单位导热面积（1m2）的导热面所传导的热量（J）导热系数及影响因素导热系数的影响因素：物质种类、操作条件大多数纯金属的导热系数随温度升高而降低。非金属固体的导热系数随密度增加而增大，亦随温度升高而增大。气体的导热系数随温度的升高而增大基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

根据傅立叶定律平壁稳定导热方程式可表示为：平壁的稳态导热⑴单层平壁的导热基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

右面以三层平壁为例，各层的壁厚分别为b1、b2、b3，导热系数分别为λ1、λ2、λ3，层与层间接触良好，接触的两表面的温度相同，各表面的温度为tW1、tW2、tW3、tW4⑵多层平壁的热传导b1b2b3tW1tW2tW3tW4λ1λ2λ3温差与导热系数的关系？基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

⑵多层平壁的热传导在定态(稳态）导热时，通过各层的导热速率必相等即Q1=Q2=Q3由上式分析得知：基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

将上面三式相加，并整理得：对n层平壁其导热速率为：基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

圆筒壁的稳定热传导圆筒壁与平壁的区别是传热面积发生变化，即平壁是传热面积不变，而圆筒壁的传热面积随半径而变。故计算要稍为复杂。其中Sm=2πrmL，且:⑴单层圆筒壁QQr1r2基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

⑴单层圆筒壁说明：当r2/r1≤2时，可采用算术平均值代替对数平均值。即：基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

对于接触良好的多层圆筒壁类似于多层平壁，区别在传热面积及传热壁厚的计算上，传热面积同单层圆筒壁的计算相似，壁厚=rn-rn-1⑵多层圆筒壁说明：Sm2的计算方法与Sm1相似基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

对流传热时是流体流过固体表面时的传热过程。在此过程中的传热机理非常复杂，其传热速率与很多因素有关，依据在传热过程中流体的状态，将对流传热分为两类：⑴流体无相变时的对流传热①强制对流传热②自然对流传热⑵流体有相变时的对流传热①蒸气冷凝②液体沸腾基本传热的过程速率计算1导热速率的计算

2对流传热速率计算对流给热过程分析如图所示，热量是从热流体主体一侧通过间壁传递到冷流体主体一侧热量对流热流体主体间壁导热热量对流冷流体主体不存在温差存在温差不存在温差提示：没有温差（推动力），是因为没有阻力基本传热的过程速率计算

流体主体内为湍流，热量传递非常充分，没有温差。流动的流体与间壁间存在层流内层，在层流内层内，热量传递方向与流体流动方向垂直，故热量通过导热方式传递到间壁的在层流内层，因液体的导热系数小，传热热阻大，即温差大。且层流内层厚度越厚，热阻越大，故为降低热阻，必须减小层流内层的厚度其操作方法是增大流体的流速基本传热的过程速率计算2对流传热速率计算

在湍流主体内，由于流体质点湍动剧烈，各处的温度基本相同；在过渡层内，流体的温度发生缓慢变化，传导和对流同时起作用；在层流内层中，流体仅沿壁面平行流动，在传热方向上没有质点位移，所以热量传递主要依靠热传导进行，因此在该层内流体温度差较大由以上分析可知，在对流传热（或称给热）时，热阻主要集中在层流内层，因此，减薄层流内层的厚度或破坏层流内层是强化对流传热的重要途径基本传热的过程速率计算2对流传热速率计算

对流给热基本方程牛顿冷却定律：α-平均对流传热系数W/m2·℃；S-中传热面积m2；Δt-流体主体与壁面间的温度差的平均值/℃基本传热的过程速率计算2对流传热速率计算

对流给热系数概述：对流传热系数α表示在单位传热面积上，流体与壁面的温度差为1K时，单位时间以对流传热方式传递的热量。它反映了对流传热的强度。对流传热系数α越大，说明对流强度越大，对流传热热阻越小对流传热系数α不同于导热系数λ，它不是物性，而是受诸多因素影响的一个参数。气体的α值最小，载热体发生相变时的α值最大。同时管子的结构对α也有较大的影响基本传热的过程速率计算2对流传热速率计算

影响对流传热系数的因素及一般关联式⑴影响对流传热系数的因素①流动产生的原因α强〉α自。②流体的流动状况湍流流动时，随着雷诺准数的增加，层流内层厚度减薄，传热系数α增大。层流流动时，流体在径向上基本没有混