传热学的基础知识.ppt

对流换热热阻 单位面积传热热阻 k越大，传热越好。若要增大k，可增大 例题1-3 对一台氟里昂冷凝器的传热过程作初步测算得到以下数据：管内水的对流换热表面传热系数h1=8700W/(m2.K),管外氟里昂蒸汽凝结换热传热系数h2=1800W/(m2.K),换热管子壁厚δ=1.5mm。管子材料为导热系数λ=383W/(m.K)的铜。试计算三个环节的热阻及冷凝器的总传热系数：欲增强传热应从哪个环节入手？分析时可把圆管当成平壁处理。 水侧换热面积热阻： 管壁导热面积热阻： 蒸汽凝结面积热阻： 冷凝器总传热系数 讨论： 水侧的面积热阻占总热阻：17.0%; 管壁导热的面积热阻占总热阻：0.6%; 氟里昂蒸汽侧的面积热阻占总热阻：82.4%; 设法降低氟里昂蒸汽侧的热阻 本章小结： (1) 导热 Fourier 定律：(2) 对流换热 Newton 冷却公式：(3) 热辐射 Stenfan-Boltzmann 定律： (4) 传热过程 完 当温度t沿x方向增加时，dt/dx0，q0，说明热量沿x减小的方向传递；反之，dt/dx0，q0，说明热量沿x增加的方向传递。 为温度梯度，负号表示热流密度的方向与温 度梯度的方向相反。即热量传递的方向与温度升 高的方向相反。 热导率（导热系数） (Thermal conductivity) —— 具有单位温度差（1K）的单位厚度的物体(1m)，在它的单位面积上(1m2)、每单位时间(1s)的导热量(J) 热导率表示材料导热能力大小；物性参数；实验确定 Tw1 Tw2 ? l 一维稳态导热的公式推导 在稳态过程中，垂直于X轴的任一截面上导热量都是相等。 例题1-1 一块厚度δ=50mm的平板，两侧表面分别维持在tw1=300℃、 tw2=100℃ 。试求下列条件下通过单位截面积的导热量(1).材料为铜，λ=374W/(m.K)；(2).材料为钢，λ=36.3W/(m.K)；(3).材料为铬砖，λ=2.32W/(m.K)；(4).材料为硅藻土砖，λ=0.242W/(m.K) 。 解： 这是通过大平壁的一维稳态导热问题， 对于铜： 对于钢 ： 对于铬砖： 对于硅藻土砖： 铜是热的良导体，而硅藻土砖起到一定的隔热作用 二、热对流(convection)与 对流换热(Convection heat transfer) 1. 定义与特征 定义：由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。 流体中有温差 — 热对流必然同时伴随着热传导，自然界不存在单一的热对流 对流换热：流体与温度不同的固体壁间接触时的热量交换过程 对流换热的特点 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式。 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差。 example 2.分类 对流换热按照不同的原因可分为多种类型 是否相变，分为：有相变的对流换热和无相变的对流换热 流动原因，分为：强迫对流换热和自然对流换热。 流动状态，分为：层流和紊流。 1 ）自然对流： 由于流体冷热各部分的密度不同而引起流体的流动。 2 ）强制对流： 流体的流动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。 3 ）沸腾换热及凝结换热： ???? 液体在热表面上沸腾及蒸汽在冷表面上凝结的对流换热，称为沸腾换热及凝结换热（相变对流沸腾）。 自然对流 强制对流 3.牛顿冷却公式 ? — 热流量[W]，单位时间传递的热量 q — 热流密度 h — 表面传热系数 A — 与流体接触的壁面面积 — 固体壁表面温度 流体温度 表面传热系数（对流换热系数） （Convection heat transfer coefficient） —— 当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量 h是表征对流换热过程强弱的物理量 影响h因素：流动原因、流动状态、流体物性、有无相变、壁面形状大小等 三、热辐射（Thermal radiation） 辐射－物体通过电磁波来传递热量的方式。 热辐射－因热的原因而发出辐射能的现象。 辐射影响因素：物体温度、物体的种 类、物体表面状况。 辐射换热：以辐射方式进行的物体间的热量传递。 1.定义 example 2.辐射换热的特点 不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量。 在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 热能 辐射能 热能 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量;总的结果是热由高温传到