概述平壁热传导

返回4.1概述4.1.1传热的基本方式4.1.2传热过程中冷、热流体的（接触）热交换的方式4.1.3典型的间壁式换热器4.1.4传热速率和热通量4.1.5稳态传热和非稳态传热4.1.6热载体及其选择返回返回 加热或冷却 回收热量 保温 强化传热过程 削弱传热过程4.1.1传热的三种基本方式返回一、热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。特点：没有物质的宏观位移 气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 固体导电体：自由电子在晶格间的运动非导电体：通过晶格结构的振动实现 液体机理复杂返回二、对流流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。三、热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。 自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力引起的流动。 强制对流：流体受外力作用而引起的流动。对流传热：流体与固体壁面之间的传热过程。 能量转移、能量形式的转化 不需要任何物质作媒介返回4.1.2传热过程中冷、热流体的（接触）热交换方式一、直接接触式返回填料塔返回返回二、蓄热式优点： 结构较简单 耐高温缺点： 设备体积大 有一定程度的混合返回三、间壁式传热面为内管的面积（1）套管换热器返回（2）列管换热器传热面为壳内所有管束的表面积返回4.1.3典型的间壁式换热器（1）套管换热器（2）列管换热器列管式换热器列管数n，流体流量Vsa、单管程:返回b.双管程:c.四管程:传热面积———内管管壁面积流通面积返回（3）、冷、热流体通过间壁的传热过程返回式中tm──两流体的平均温差，℃或K；S──总传热面积，m2；K──总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)。总传热速率方程：返回热负荷Q’：工艺要求，同种流体需升温或降温时吸收或放出的热量，单位J/s或W。传热速率Q（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位J/s或W。热流密度q（热通量）：单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位J/(s·m2)或W/m2。4.1.4传热速率和热通量返回式中 S──总传热面积潜热:由于相变而产生的热量,如冷凝,沸腾。显热:由于温度改变而产生的热量返回4.1.5定态与非定态传热非定态传热定态传热返回4.1.6热载体及其选择加热剂：热水、饱和水蒸气矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等用电加热冷却剂：水、空气、冷冻盐水、液氨等 加热温度180C饱和水蒸气 冷却温度30C水返回4.2热传导4.2.1热传导的基本概念和傅立叶定律4.2.2导热系数4.2.3通过平壁的定态热传导4.2.4通过圆筒壁的定态热传导返回返回4.2.1热传导的基本概念和傅立叶定律式中 t──某点的温度，℃；x,y,z──某点的坐标；──时间。温度场：在某时刻，物体（空间）各点的温度分布。一、温度场、等温面、温度梯度返回非定态温度场定态温度场等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。不同温度的等温面不相交返回 温度梯度是一个点的概念。 温度梯度是一个向量。方向垂直于该点所在等温面，以温度增加的方向为正 一维定态热传导温度梯度返回二、傅立叶定律式中dS──导热面积，m2；t/n──温度梯度，℃/m或K/m；──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。返回 负号表示传热方向与温度梯度方向相反 表征材料导热性能的物性参数越大，导热性能越好 对一维稳态热传导返回（2）是分子微观运动的宏观表现4.2.2导热系数（1）在数值上等于单位温度梯度下的热通量=f(结构,组成,密度,温度,压力）（3）各种物质的导热系数金属固体>非金属固体>液体>气体返回 金属固体：101～102W/(m.K) 建筑材料：10-1～100W/(m.K) 绝热材料：10-2～10-1W/(m.K) 液体：10-1～100W/(m.K) 气体：10-2～10-1W/(m.K)的大概范围：返回在一定温度范围内：式中 0,──0℃、t℃时的导热系数，W/(m·K)；a──温度系数。1.固体的导热系数 金属：纯金属>合金 非金属：同样t下， 对大多数金属材料：a<0，t 对大多数非金属材料：a>0，t返回2、液体的导热系数 金属液体较高；非金属液体低，水的最大 t（除水和甘油）3、气体的导热系数 一般来说，纯液体的大于溶液 t气体不利导热，但可用来保温或隔热返回4.2.3通过平壁的定态热传导一、通过单层平壁的定态热传导假设：(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。返回取dx的薄层，作热量衡算：返回不随t而变时式中 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，℃。返回讨论：（2）分析平壁内的温度分布（1）可表示为返回不随t变化，t～x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；可取平均值返回二、通过多层平壁的定态热传导假设：各层接触良好，接触面两侧温度相同。对于三层：返回推广至n层：返回三、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；试分析哪一层热阻最大，并说明各层的大小。推动力与热阻成正比