第四章傳熱1

1、第5章 傳熱Chapter 5 Heat Transfer第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)熱導(dǎo)熱第三節(jié)第三節(jié) 對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱第四節(jié)第四節(jié) 沸騰與冷凝給熱沸騰與冷凝給熱第五節(jié)第五節(jié) 兩流體間的傳熱計(jì)算兩流體間的傳熱計(jì)算第5章 傳熱其它設(shè)備其它設(shè)備60%傳熱設(shè)備傳熱設(shè)備40% 在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行合理的優(yōu)在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)使其在滿足工藝要求化設(shè)計(jì)使其在滿足工藝要求的條件下投資費(fèi)用最?。辉诘臈l件下投資費(fèi)用最??；在操作中進(jìn)行強(qiáng)化傳熱操作過(guò)操作中進(jìn)行強(qiáng)化傳熱操作過(guò)程，進(jìn)行最優(yōu)化操作，對(duì)節(jié)程，進(jìn)行最優(yōu)化操作，對(duì)節(jié)省傳熱設(shè)備投資，節(jié)省能源省傳熱設(shè)備投資，節(jié)省能源有著重要的意義。有著重要的意義。熱源和

2、冷源 1、熱源 1）電熱：特點(diǎn)是加熱能達(dá)到的溫度范圍廣，而且便于控制，使用方便，比較清潔。但費(fèi)用比較高 。2）飽和水蒸氣： 優(yōu)點(diǎn)：飽和水蒸氣的冷凝溫度和壓強(qiáng)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，調(diào)節(jié)飽和水蒸汽的壓強(qiáng)就可以控制加熱溫度，使用方便，而且飽和蒸汽冷凝過(guò)程的傳熱速率快。 缺點(diǎn)：飽和水蒸氣冷凝傳熱能達(dá)到的溫度受壓強(qiáng)的限制。 3）煙道氣 煙道氣的溫度可達(dá)700以上，可以將物料加熱到比較高的溫度 。 缺點(diǎn)：傳熱速度慢，溫度不易控制。4）高溫載熱體： 優(yōu)點(diǎn)：沸點(diǎn)高（飽和蒸汽壓低），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。2、冷源 一般采用水、空氣和冷凍鹽水等作為冷源。 第一節(jié) 概述一、傳熱在石油化工中的應(yīng)用一、傳熱在石油化工中的應(yīng)用1.1

3、.原料、產(chǎn)品的加熱和冷卻原料、產(chǎn)品的加熱和冷卻第一節(jié) 概述2.2.對(duì)設(shè)備及管線進(jìn)行保溫（保冷），減少熱量損失。對(duì)設(shè)備及管線進(jìn)行保溫（保冷），減少熱量損失。第一節(jié) 概述3.3.回收余熱、廢熱，充分利用能量。回收余熱、廢熱，充分利用能量。第一節(jié) 概述二、熱量傳遞的基本方式二、熱量傳遞的基本方式熱傳導(dǎo)（傳導(dǎo)、導(dǎo)熱）熱傳導(dǎo)（傳導(dǎo)、導(dǎo)熱）對(duì)流傳熱（對(duì)流）對(duì)流傳熱（對(duì)流）輻射傳熱（輻射）輻射傳熱（輻射）第一節(jié) 概述1.1.熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱） 因?yàn)榉肿拥奈⒂^振動(dòng)，熱量從高溫物體流向與之接因?yàn)榉肿拥奈⒂^振動(dòng)，熱量從高溫物體流向與之接觸的低溫物體，或同物體內(nèi)高溫部分向低溫部分進(jìn)行的觸的低溫物體，或同物

4、體內(nèi)高溫部分向低溫部分進(jìn)行的熱量傳遞過(guò)程稱(chēng)為導(dǎo)熱，也稱(chēng)為熱傳導(dǎo)。熱量傳遞過(guò)程稱(chēng)為導(dǎo)熱，也稱(chēng)為熱傳導(dǎo)。 發(fā)生在物體內(nèi)部或相互接觸的物體之間；發(fā)生在物體內(nèi)部或相互接觸的物體之間； 物體不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移。物體不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移。特點(diǎn)：特點(diǎn)：第一節(jié) 概述2.2.對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱（對(duì)流）（對(duì)流） 流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱交換。對(duì)流傳流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱交換。對(duì)流傳僅僅發(fā)生在流體中。僅僅發(fā)生在流體中。特點(diǎn)：特點(diǎn)：分類(lèi)：分類(lèi)：自然對(duì)流：流體內(nèi)部各處冷、熱流體的密度差異所致自然對(duì)流：流體內(nèi)部各處冷、熱流體的密度差異所致強(qiáng)制對(duì)流：借助外加機(jī)械能強(qiáng)制對(duì)流：借助外加機(jī)械能僅發(fā)生在流體中，有

5、相對(duì)的宏觀位移僅發(fā)生在流體中，有相對(duì)的宏觀位移第一節(jié) 概述3.3.輻射傳熱（輻射）輻射傳熱（輻射） 高溫物體產(chǎn)生的電磁波在空間傳遞而被低溫物體所高溫物體產(chǎn)生的電磁波在空間傳遞而被低溫物體所吸收并轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程稱(chēng)為輻射傳熱。吸收并轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程稱(chēng)為輻射傳熱。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 任何物體，只要任何物體，只要T T 0K0K，均存在輻射傳熱；，均存在輻射傳熱； 不需要任何中介；不需要任何中介； 傳熱過(guò)程中伴隨能量形式的轉(zhuǎn)換。傳熱過(guò)程中伴隨能量形式的轉(zhuǎn)換。關(guān)于輻射傳熱，下述幾種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（關(guān)于輻射傳熱，下述幾種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）. A.除真空和大多數(shù)固體外，熱輻射線可完全通過(guò)除真空和大多數(shù)固體外，

6、熱輻射線可完全通過(guò)B.熱輻射與光輻射本質(zhì)完全相同熱輻射與光輻射本質(zhì)完全相同C.物體的溫度不同，其發(fā)射的輻射能也不同物體的溫度不同，其發(fā)射的輻射能也不同D.熱輻射線與可見(jiàn)光一樣，都服從折射定律熱輻射線與可見(jiàn)光一樣，都服從折射定律傳熱過(guò)程中熱、冷流體（接觸）熱傳熱過(guò)程中熱、冷流體（接觸）熱 交換的方式交換的方式1. 1. 直接接觸式換熱和混合式換熱器直接接觸式換熱和混合式換熱器 將熱流體與冷流體直接混合的一種傳熱方式。人們看過(guò)電影將熱流體與冷流體直接混合的一種傳熱方式。人們看過(guò)電影“洗洗澡澡”吧。老式澡堂中水池的水，是將水蒸汽直接通人冷水中，使冷水吧。老式澡堂中水池的水，是將水蒸汽直接通人冷水中，

7、使冷水加熱，即直接混合式。如圖所示。北方許多工廠的澡堂，仍然采用這加熱，即直接混合式。如圖所示。北方許多工廠的澡堂，仍然采用這種辦法。種辦法。（1 1）直接混合式直接混合式（2 2）蓄熱式換熱和蓄熱器）蓄熱式換熱和蓄熱器 先將熱流體的熱量?jī)?chǔ)存在熱載體上，然后由熱載體將熱量傳遞給先將熱流體的熱量?jī)?chǔ)存在熱載體上，然后由熱載體將熱量傳遞給冷流體。此即蓄熱式換熱器。冷流體。此即蓄熱式換熱器。如圖所示。煉焦?fàn)t中煤氣燃燒系統(tǒng)就是如圖所示。煉焦?fàn)t中煤氣燃燒系統(tǒng)就是采用蓄熱式換熱。采用蓄熱式換熱。 蓄熱室里面放著熱載體。熱流體通過(guò)熱載體時(shí)，將熱量?jī)?chǔ)存在熱載蓄熱室里面放著熱載體。熱流體通過(guò)熱載體時(shí)，將熱量?jī)?chǔ)存在

8、熱載體中。隔一段時(shí)間，切斷熱流體。讓冷流體通過(guò)熱載體，熱載體將儲(chǔ)存體中。隔一段時(shí)間，切斷熱流體。讓冷流體通過(guò)熱載體，熱載體將儲(chǔ)存的熱量傳遞給冷流體。熱載體起到一種蓄熱的作用。的熱量傳遞給冷流體。熱載體起到一種蓄熱的作用。 焦化廠蓄熱室動(dòng)畫(huà)焦化廠蓄熱室動(dòng)畫(huà) 焦化廠蓄熱室焦化廠蓄熱室 打開(kāi)著的蓋板正在進(jìn)冷空氣，關(guān)著的蓋板正在通熱煙道氣。隔一段打開(kāi)著的蓋板正在進(jìn)冷空氣，關(guān)著的蓋板正在通熱煙道氣。隔一段時(shí)間，打開(kāi)著的蓋板關(guān)住，通熱煙道氣。關(guān)著的蓋板打開(kāi)，進(jìn)冷空氣。時(shí)間，打開(kāi)著的蓋板關(guān)住，通熱煙道氣。關(guān)著的蓋板打開(kāi)，進(jìn)冷空氣。如此反復(fù)。如此反復(fù)。（3 3）間壁式換熱和間壁式換熱器）間壁式換熱和間壁式換熱

9、器熱流體通過(guò)間壁將熱量傳遞給冷流體，化工中應(yīng)用極為廣泛。有熱流體通過(guò)間壁將熱量傳遞給冷流體，化工中應(yīng)用極為廣泛。有夾套式熱交換器；蛇形式熱交換器；套管式熱交換器；列管式熱交換夾套式熱交換器；蛇形式熱交換器；套管式熱交換器；列管式熱交換器；板式熱交換器。如圖所示。器；板式熱交換器。如圖所示。 熱流體和冷流體分別流過(guò)間壁，從而使熱流體的熱量傳遞給冷流體。熱流體和冷流體分別流過(guò)間壁，從而使熱流體的熱量傳遞給冷流體。間壁式換熱器體積小，傳熱面積大，在化工廠有著廣泛的用途。間壁式換熱器體積小，傳熱面積大，在化工廠有著廣泛的用途。 間壁式換熱包括以下三個(gè)步驟：間壁式換熱包括以下三個(gè)步驟： 熱流體將熱量傳至

10、固體壁面左側(cè)熱流體將熱量傳至固體壁面左側(cè)( (對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱) )； 熱量自壁面左側(cè)傳至右側(cè)熱量自壁面左側(cè)傳至右側(cè)( (熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)) )； 熱量自壁面右側(cè)傳至冷流體熱量自壁面右側(cè)傳至冷流體( (對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱) )。浮頭式換熱器動(dòng)畫(huà)浮頭式換熱器動(dòng)畫(huà)套管換熱器動(dòng)畫(huà)套管換熱器動(dòng)畫(huà)dAdQq 第一節(jié) 概述1.1.傳熱速率傳熱速率Q Q與熱通量與熱通量q q 傳熱速率傳熱速率Q Q：傳熱面在單位時(shí)間內(nèi)傳的熱量。單位：傳熱面在單位時(shí)間內(nèi)傳的熱量。單位：w w 熱通量熱通量q q：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位傳熱傳熱面積傳遞的熱量。面積傳遞的熱量。 單位：?jiǎn)挝唬簑/mw/m2 2三、與傳熱有關(guān)的一些基

11、本概念三、與傳熱有關(guān)的一些基本概念第一節(jié) 概述 穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度只隨位置而變，而不隨時(shí)間而變，稱(chēng)此過(guò)程為穩(wěn)定傳熱只隨位置而變，而不隨時(shí)間而變，稱(chēng)此過(guò)程為穩(wěn)定傳熱過(guò)程。此時(shí)，傳熱速率過(guò)程。此時(shí)，傳熱速率Q Q為常數(shù)。為常數(shù)。 不穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫不穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度及有關(guān)物理量（如度及有關(guān)物理量（如Q Q、q q等）隨時(shí)間而變，稱(chēng)此過(guò)程為等）隨時(shí)間而變，稱(chēng)此過(guò)程為不穩(wěn)定傳熱過(guò)程。不穩(wěn)定傳熱過(guò)程。2.穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱第二節(jié) 導(dǎo)熱一、基本概念一、基本概念

12、,zyxfT 對(duì)穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程對(duì)穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程，物體各點(diǎn)溫度均不隨時(shí)間改變，則溫，物體各點(diǎn)溫度均不隨時(shí)間改變，則溫度場(chǎng)表達(dá)式變?yōu)椋憾葓?chǎng)表達(dá)式變?yōu)椋?zyxfT, 1.1.溫度場(chǎng)與溫度梯度溫度場(chǎng)與溫度梯度溫度場(chǎng)：任一時(shí)刻，物體各點(diǎn)的溫度分布情況，稱(chēng)為溫溫度場(chǎng)：任一時(shí)刻，物體各點(diǎn)的溫度分布情況，稱(chēng)為溫度場(chǎng)，以數(shù)學(xué)式表示如下：度場(chǎng)，以數(shù)學(xué)式表示如下：2.2.一維穩(wěn)定導(dǎo)熱一維穩(wěn)定導(dǎo)熱：溫度只沿一個(gè)坐標(biāo)方向改變，稱(chēng)為一維：溫度只沿一個(gè)坐標(biāo)方向改變，稱(chēng)為一維穩(wěn)定導(dǎo)熱，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：穩(wěn)定導(dǎo)熱，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： xfT 3.3.等溫面等溫面：把物體內(nèi)具有相同溫度的：把物體內(nèi)具有相同溫度的點(diǎn)連成一個(gè)曲面，稱(chēng)等溫面

13、。點(diǎn)連成一個(gè)曲面，稱(chēng)等溫面。4.4.溫度梯度溫度梯度：xtxtx 0lim溫度梯度溫度梯度第二節(jié) 導(dǎo)熱對(duì)一維穩(wěn)定導(dǎo)熱：對(duì)一維穩(wěn)定導(dǎo)熱：dxdt 溫溫度度梯梯度度注意：熱量傳遞的方向與溫度降低的方向一致，與溫度梯注意：熱量傳遞的方向與溫度降低的方向一致，與溫度梯度的方向相反。度的方向相反。第二節(jié) 導(dǎo)熱二、傅立葉二、傅立葉(Fourier)(Fourier)定律定律dAxtdQxtdAdQq第二節(jié) 導(dǎo)熱 導(dǎo)熱速率與物體內(nèi)的溫度梯度及垂直于傳熱方向上導(dǎo)熱速率與物體內(nèi)的溫度梯度及垂直于傳熱方向上的導(dǎo)熱面積成正比。比例系數(shù)以的導(dǎo)熱面積成正比。比例系數(shù)以表示表示1.1.傅立葉傅立葉(Fourier)(Fo

14、urier)定律的內(nèi)容定律的內(nèi)容2.2.導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)第二節(jié) 導(dǎo)熱 物理意義：物理意義： 單位溫度梯度（單位溫度梯度（1K/m1K/m）時(shí)的導(dǎo)熱通量（）時(shí)的導(dǎo)熱通量（W/mW/m2 2）；）； 單位，單位， W/(mK)W/(mK) 表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱；是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱；是物質(zhì)的一種物理性質(zhì), ,常通過(guò)常通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定；實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定； = = f f（物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、密度、溫度、壓強(qiáng)、濕度等）（物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、密度、溫度、壓強(qiáng)、濕度等）通常：固體液體氣體導(dǎo)熱系數(shù)通常：固體液體氣體導(dǎo)熱系數(shù) Km/WxtdqxtdAdQ 為什么坐在棉墊子上比較舒服？因?yàn)榛炷?/p>

15、的導(dǎo)熱系數(shù)等于為什么坐在棉墊子上比較舒服？因?yàn)榛炷恋膶?dǎo)熱系數(shù)等于1.28 SI1.28 SI單單位，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)等于位，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)等于0.024 SI0.024 SI單位?；炷恋膶?dǎo)熱速率是空氣導(dǎo)熱速單位?；炷恋膶?dǎo)熱速率是空氣導(dǎo)熱速率的率的5353倍。坐在水泥凳上，人體表面熱量快速傳遞到水泥的表面，這樣就倍。坐在水泥凳上，人體表面熱量快速傳遞到水泥的表面，這樣就感覺(jué)很冷了。感覺(jué)很冷了。公園的水泥凳子公園的水泥凳子 (1) (1) 固體的導(dǎo)熱系數(shù)固體的導(dǎo)熱系數(shù)att10式中式中 t t，0 0分別是固體物料在分別是固體物料在tt及及00時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)， W/(mK)W/(m

16、K) 溫度系數(shù)，溫度系數(shù)，1/;1/;對(duì)絕熱材料為正值對(duì)絕熱材料為正值, ,對(duì)大多數(shù)金對(duì)大多數(shù)金 屬為負(fù)值屬為負(fù)值第二節(jié) 導(dǎo)熱 固體導(dǎo)熱系數(shù)范圍很寬，且受溫度的影響，對(duì)大固體導(dǎo)熱系數(shù)范圍很寬，且受溫度的影響，對(duì)大多數(shù)質(zhì)地均勻的固體，其導(dǎo)熱系數(shù)可用下式表示：多數(shù)質(zhì)地均勻的固體，其導(dǎo)熱系數(shù)可用下式表示： 純金屬：純金屬：T T純度純度，純金屬，純金屬 合金合金 普通碳鋼：普通碳鋼： = 45 W/(mK) = 45 W/(mK) 不不 銹銹 鋼：鋼： = 16 W/(mK) = 16 W/(mK) 非金屬：非金屬：，T T 第二節(jié) 導(dǎo)熱工程計(jì)算：工程計(jì)算：221 mmmttt 2+=21取取or

17、or ： (2)(2)液體的導(dǎo)熱系數(shù)：液體的導(dǎo)熱系數(shù)：td00054. 011172. 015式中式中 d d1515油品在油品在1515時(shí)的相對(duì)密度；時(shí)的相對(duì)密度； t t溫度，溫度，。第二節(jié) 導(dǎo)熱 除水與甘油外除水與甘油外, ,液體的導(dǎo)熱系數(shù)均隨溫度升高而減少。液體的導(dǎo)熱系數(shù)均隨溫度升高而減少。 液相石油產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系可由下式液相石油產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系可由下式算得算得( (克萊格實(shí)驗(yàn)公式克萊格實(shí)驗(yàn)公式):): 1010-1 -1 W/(mK)W/(mK)； 金屬液體非金屬液體，后者中以水的金屬液體非金屬液體，后者中以水的為最大；為最大； 純液體溶液；純液體溶液；

18、 T T （水和甘油除外：（水和甘油除外：T T ）；）；第二節(jié) 導(dǎo)熱第二節(jié) 導(dǎo)熱(3) (3) 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)iiiiiiimMxMx3131式中，式中，x xi i，M Mi i，i i分別為分別為i i組分的摩爾分率，分子量及導(dǎo)熱系數(shù)。組分的摩爾分率，分子量及導(dǎo)熱系數(shù)。第二節(jié) 導(dǎo)熱低壓氣體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)可由下式求得：低壓氣體混合物的導(dǎo)熱系數(shù)可由下式求得：氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小，不利于導(dǎo)熱，但有利于保溫。氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而加大 。在相當(dāng)大的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨壓強(qiáng)變化極小 注意：注意：在傳熱過(guò)程中，物質(zhì)內(nèi)不同位置的溫度可能不相同，因而導(dǎo)熱系數(shù)也不同，在工程計(jì)算中

19、常取導(dǎo)熱系數(shù)的算術(shù)平均值。1 1水蒸氣；水蒸氣；2 2氧；氧；3 3二氧化碳；二氧化碳；4 4空氣；空氣；5 5氮；氮；6 6氬氬第二節(jié) 導(dǎo)熱導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義的物理意義_,其單位是其單位是_. 一般來(lái)說(shuō)，金屬的一般來(lái)說(shuō)，金屬的隨溫度隨溫度升高而升高而_,大多數(shù)非金屬固體的大多數(shù)非金屬固體的隨溫度升高而隨溫度升高而_.熱量傳遞過(guò)程的規(guī)律與流體流動(dòng)過(guò)程相似，流速越大，熱量傳遞過(guò)程的規(guī)律與流體流動(dòng)過(guò)程相似，流速越大，則其過(guò)程的阻力越大。（則其過(guò)程的阻力越大。（ ）物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與其（物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與其（ ）無(wú)關(guān)）無(wú)關(guān).A.組成組成 B.顏色顏色 C.溫度溫度 D.密度密度平壁模型平壁模型

20、平壁材質(zhì)均勻，平壁材質(zhì)均勻，可視為常數(shù)；可視為常數(shù)； 平壁內(nèi)只有一維溫度梯度，導(dǎo)熱方向垂直于壁面平壁內(nèi)只有一維溫度梯度，導(dǎo)熱方向垂直于壁面 等溫面為平行于側(cè)面的平面；等溫面為平行于側(cè)面的平面； 導(dǎo)熱平壁的長(zhǎng)和寬壁厚導(dǎo)熱平壁的長(zhǎng)和寬壁厚，忽略邊緣熱損失。，忽略邊緣熱損失。三、平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱三、平壁的穩(wěn)定導(dǎo)熱理想單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)理想單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)第二節(jié) 導(dǎo)熱1.1.導(dǎo)熱速率導(dǎo)熱速率 一厚度為一厚度為的無(wú)限大平壁，的無(wú)限大平壁，壁面兩側(cè)溫度分別為壁面兩側(cè)溫度分別為t t1 1，t t2 2，且，且t t1 1tt2 2，若在與壁面，若在與壁面1 1的距離為的距離為x x處取一厚度為處取一厚

21、度為dxdx的薄層，由傅的薄層，由傅立葉定律：立葉定律：dxqdtdxdtq，即第二節(jié) 導(dǎo)熱 對(duì)上式積分，積分限為：對(duì)上式積分，積分限為：取一平均值，視為常取一平均值，視為常數(shù)。積分得：數(shù)。積分得：tttq21第二節(jié) 導(dǎo)熱021dxqdtttAttqAQ21說(shuō)明說(shuō)明可見(jiàn)，導(dǎo)熱推動(dòng)力為兩壁溫度差可見(jiàn)，導(dǎo)熱推動(dòng)力為兩壁溫度差tt，而（，而（/A/A）代）代表傳熱阻力，以表傳熱阻力，以R R表示。即：表示。即：RtQ 將上式寫(xiě)成速率方程的一般形式為：將上式寫(xiě)成速率方程的一般形式為：AtQ 導(dǎo)熱阻力推動(dòng)力導(dǎo)熱速率，即：阻力推動(dòng)力速率第二節(jié) 導(dǎo)熱第二節(jié) 導(dǎo)熱可取平均值：可取平均值：壁內(nèi)溫度分布：壁內(nèi)溫度

22、分布：xtttxx1:,0:若將積分限改為：若將積分限改為：xttttx 211式中：式中：（t t1 1t t2 2)/)/為常量，如為常量，如導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，則為常數(shù)，則t tx xt t的關(guān)系為直線的關(guān)系為直線，即單層平壁內(nèi)的溫度隨厚度呈直線變化。，即單層平壁內(nèi)的溫度隨厚度呈直線變化。強(qiáng)化措施：強(qiáng)化措施：tt或者或者RQRQR R/A A：，ARQARQ，對(duì)導(dǎo)熱有利。，對(duì)導(dǎo)熱有利。222121 morttf第二節(jié) 導(dǎo)熱多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)模型模型 每層平壁為單層理想平壁；每層平壁為單層理想平壁； 層與層之間接觸良好，無(wú)熱阻接觸表面溫度相同。層與層之間接觸良好，

23、無(wú)熱阻接觸表面溫度相同。計(jì)算計(jì)算以三層平壁為例。以三層平壁為例。設(shè)三層平壁的導(dǎo)熱系數(shù)分別為設(shè)三層平壁的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1 1、2 2 和和3 3，且均為常數(shù)，且均為常數(shù)，各層厚度為各層厚度為1 1、2 2 和和 3 3，各各壁面溫度為壁面溫度為t t1 1、t t2 2、t t3 3 和和t t4 4。第二節(jié) 導(dǎo)熱 niiiniiiniiAAtQ11n111tt 總熱阻總熱阻總推動(dòng)力總推動(dòng)力第二節(jié) 導(dǎo)熱說(shuō)明說(shuō)明串聯(lián)傳熱：推動(dòng)力串聯(lián)傳熱：推動(dòng)力t=t=t t1 1+ +t t2 2+ +t t3 3 熱阻熱阻R=RR=R1 1+R+R2 2+R+R3 3 ，R Ri i=i i/ / i iA A

24、 ；穩(wěn)定傳熱：穩(wěn)定傳熱：t ti iR Ri i任一層內(nèi)某點(diǎn)的溫度（各層內(nèi)的溫度分布）：任一層內(nèi)某點(diǎn)的溫度（各層內(nèi)的溫度分布）：iiiiiixiiixixttttAxttQ1通過(guò)多層壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，傳熱推動(dòng)力和熱阻是可以加和通過(guò)多層壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，傳熱推動(dòng)力和熱阻是可以加和的；的；總推動(dòng)力等于各層推動(dòng)力之和，總熱阻等于各層熱阻總推動(dòng)力等于各層推動(dòng)力之和，總熱阻等于各層熱阻之和之和。在多層壁導(dǎo)熱過(guò)程中，在多層壁導(dǎo)熱過(guò)程中，哪層熱阻大，哪層溫差就大；反之，哪層熱阻大，哪層溫差就大；反之，哪層溫差大，哪層熱阻一定大哪層溫差大，哪層熱阻一定大。 多層平壁導(dǎo)熱過(guò)程中，傳熱總推動(dòng)力為各壁面溫度差之和。多層

25、平壁導(dǎo)熱過(guò)程中，傳熱總推動(dòng)力為各壁面溫度差之和。( ) 第二節(jié) 導(dǎo)熱理想單層圓筒壁理想單層圓筒壁四、四、 圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)圓筒壁模型：圓筒壁模型： 圓筒壁長(zhǎng)圓筒壁長(zhǎng)l l厚厚，忽略軸向散熱；，忽略軸向散熱； 溫度僅沿半徑溫度僅沿半徑r r 方向變化，一維穩(wěn)定溫度場(chǎng)方向變化，一維穩(wěn)定溫度場(chǎng) 等溫面為與圓筒同心的圓筒面；等溫面為與圓筒同心的圓筒面； 筒壁材質(zhì)均勻，筒壁材質(zhì)均勻，視為常數(shù)。視為常數(shù)。第二節(jié) 導(dǎo)熱已知：一圓筒壁，長(zhǎng)為已知：一圓筒壁，長(zhǎng)為l l，內(nèi)、外，內(nèi)、外半徑各為半徑各為r r1 1、r r2 2，內(nèi)外壁溫度分別，內(nèi)外壁溫度分別為為t t1 1、t t2 2（t

26、t1 1tt2 2），導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)drdtrLqAQr2計(jì)算計(jì)算取半徑為取半徑為r r處厚度為處厚度為drdr的傳熱面進(jìn)的傳熱面進(jìn)行研究，其傳熱面積為行研究，其傳熱面積為A=2rA=2rl l ，溫度梯度為溫度梯度為dt/dxdt/dx，所以，所以第二節(jié) 導(dǎo)熱rdrLQdt221212rrttrdrLQdt分離變量，得：分離變量，得：積分，得：積分，得：為常數(shù)時(shí)：為常數(shù)時(shí)：1221ln2-rrLQtt1221rrlnt -tL2Q第二節(jié) 導(dǎo)熱112211lnlnrrrrttttxxxtttrrr121:,:若將積分限改為若將積分限改為由于由于t t1 1、t t2 2、r r1 1、r r2 2為定值，因此可以寫(xiě)成：為定值，因此可以寫(xiě)成：xxrbatln圓筒壁內(nèi)溫度分布圓筒壁內(nèi)溫度分布第二節(jié) 導(dǎo)熱圓筒壁導(dǎo)熱方程的簡(jiǎn)化圓筒壁導(dǎo)熱方程的簡(jiǎn)化-另一形式另一形式121212211221rrln)(L2t-trrlnt-tL2Qrrrr令令1212rrln)(rrrmr r2 2-r-r1 1-圓筒壁厚度（圓筒壁厚度（m m）-對(duì)數(shù)平均半徑（對(duì)數(shù)平均半徑（m m）第二節(jié) 導(dǎo)