河南城建學(xué)院化工原理期末復(fù)習(xí)題-傳熱

2023/11/91第一節(jié) 概述熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）對(duì)流傳熱輻射傳熱傳熱有三種方式：(舉例電熱爐燒水)機(jī)理：相互接觸的物質(zhì)之間靜止的物質(zhì)內(nèi)部層流流動(dòng)的物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生在管內(nèi)層流熱量入對(duì)流傳熱系數(shù)或給熱系數(shù)，W/m2

K氣體---靠分子或原子的無(wú)規(guī)則若運(yùn)動(dòng)；固體---金屬靠自由電子，非金屬靠晶格的震動(dòng)液體---兩種觀點(diǎn)（見(jiàn)教材）導(dǎo)熱導(dǎo)熱自然對(duì)流化工原理2023/11/92一、傅立葉定律溫度場(chǎng)：某時(shí)刻，物體或空間各點(diǎn)的溫度分布。

（一）溫度場(chǎng)和等溫面非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)

穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)

等溫面：在同一時(shí)刻，溫度場(chǎng)中所有溫度相同的點(diǎn)組成的面。

第二節(jié)熱傳導(dǎo)不同溫度的等溫面不相交?；ぴ?023/11/93（二）溫度梯度

n

n

xt+ttxQ方向：法線方向，以溫度增加的方向?yàn)檎?。化工原?023/11/94（三）傅立葉定律式中dQ──熱傳導(dǎo)速率，W或J/s；

dA──導(dǎo)熱面積，m2；

t/

n──溫度梯度，℃/m或K/m；

──導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)或W/(m·K)。負(fù)號(hào)表示傳熱方向與溫度梯度方向相反化工原理2023/11/95二、熱導(dǎo)率

在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量

=f(結(jié)構(gòu),組成,密度,溫度,壓力）

金屬固體

>

非金屬固體

>

液體

>

氣體

表征材料導(dǎo)熱性能的物性參數(shù)化工原理2023/11/961.固體熱導(dǎo)率

金屬材料10～102W/(m?K)

建筑材料10-1～10W/(m?K)

絕熱材料10-2～10-1W/(m?K)在一定溫度范圍內(nèi)：對(duì)大多數(shù)金屬材料a<0，t

對(duì)大多數(shù)非金屬材料a>0

，

t

化工原理2023/11/972.液體熱導(dǎo)率金屬液體

較高，非金屬液體低；非金屬液體水的

最大；水和甘油：t

，

其它液體：t

，

0.09～0.6W/(m·K)化工原理2023/11/983.氣體熱導(dǎo)率

t

，

一般情況下，隨p的變化可忽略；氣體不利于導(dǎo)熱，有利于保溫或隔熱。0.006～0.4W/(m·K)化工原理2023/11/99t1t2btxdxQ三、平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)（一）單層平壁熱傳導(dǎo)假設(shè)：材料均勻，為常數(shù)；一維溫度場(chǎng)，t沿x變化；A/b很大，忽略端損失?；ぴ?023/11/910積分：化工原理2023/11/911四、圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)

（一）單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)

特點(diǎn)：傳熱面積隨半徑變化，

A=2

rl(2)一維溫度場(chǎng)，t沿r變化?；ぴ?023/11/912在半徑r處取dr同心薄層圓筒積分化工原理2023/11/913討論：——對(duì)數(shù)平均面積熱阻令——對(duì)數(shù)平均半徑化工原理2023/11/914一般時(shí)，化工原理2023/11/915思考2：

氣溫下降，應(yīng)添加衣服，應(yīng)把保暖性好的衣服穿在里面好，還是穿在外面好？bb

1

2QQ

bb

2

1作業(yè)：化工原理2023/11/916一、對(duì)流傳熱過(guò)程第三節(jié)對(duì)流傳熱dAqm2，

t2qm1，T1qm2，t1

qm1，T2化工原理2023/11/917ttWTWTA2A1傳熱壁冷流體熱流體

T

t湍流主體溫度梯度小，熱對(duì)流為主層流內(nèi)層溫度梯度大，熱傳導(dǎo)為主過(guò)渡區(qū)域熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流均起作用化工原理2023/11/918式中 Q──對(duì)流傳熱速率，W；

1

、

2

──熱、冷流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，

W/(m2·K)；

T、TW、t、tW──熱、冷流體的平均溫度及

平均壁溫，℃。

冷流體：熱流體：牛頓冷卻定律化工原理2023/11/919第四節(jié)傳熱過(guò)程計(jì)算返回總傳熱速率方程式中Q──傳熱速率，W；

tm──兩流體的平均溫度差，℃；

A──傳熱面積，m2；

K──總傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)。化工原理2023/11/920（一）恒溫傳熱（二）變溫傳熱

tm與流體流向有關(guān)一、傳熱平均溫度差逆流并流錯(cuò)流折流化工原理2023/11/9211.逆流與并流t2t1T1T2t1t2T1T2

t2tAt1T2T1逆流

t2tAt1T2T1并流化工原理2023/11/922以逆流為例推導(dǎo)

tm假設(shè)：（1）穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，qm1、qm2為常數(shù)；（2）cp1、cp2為常數(shù)；（3）K沿管長(zhǎng)不變化；（4）熱損失忽略不計(jì)。AT2t1t2T1dTdtdA

t2

t1

t=T-t對(duì)于微元：化工原理2023/11/923逆流、并流均適用；當(dāng)t2/t1<2，則可用算術(shù)平均值?！獙?duì)數(shù)平均溫度差化工原理2023/11/9242.錯(cuò)流與折流查圖

<1tm<tm逆——

>0.9若

<0.8，溫差損失大，傳熱不穩(wěn)定；應(yīng)改變流型化工原理2023/11/925二、總傳熱系數(shù)K——總傳熱系數(shù)，W/(m2·K)twTw管內(nèi)對(duì)流管外對(duì)流導(dǎo)熱冷流體熱流體tTdQdQ1dQ3dQ2（一）總傳熱系數(shù)計(jì)算化工原理2023/11/926管內(nèi)對(duì)流管外對(duì)流管壁熱傳導(dǎo)穩(wěn)態(tài)傳熱

化工原理2023/11/927（1）平壁dA=dA1=dA2=dAm討論：（2）以外表面為基準(zhǔn)(dA=dA1)化工原理2023/11/928K1——以外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)，W/(m2.K)dm——對(duì)數(shù)平均直徑，m以內(nèi)表面為基準(zhǔn)：d1/d2<2可用算術(shù)平均值化工原理2023/11/929（二）污垢熱阻

Rd1、Rd2——傳熱面兩側(cè)的污垢熱阻，(m2·K)/W（三）提高K值的討論

設(shè)法減小控制熱阻。（1）減小污垢熱阻——防結(jié)垢、及時(shí)清洗?；ぴ?023/11/930（2）若污垢熱阻與壁阻可忽略時(shí)，有或若則當(dāng)

1、

2相差較大時(shí)：若則或應(yīng)提高較小，進(jìn)而提高K。當(dāng)

1、2相差不大時(shí)，二者應(yīng)同時(shí)提高?；ぴ?023/11/931三、壁溫的計(jì)算穩(wěn)態(tài)傳熱

（1）

大，b/

Am?。ū谧栊。﹖W

TW化工原理2023/11/932TW接近于T，即

大(熱阻小)側(cè)流體的溫度

（2）當(dāng)tW=TW

化工原理2023/11/933四、傳熱計(jì)算總傳熱速率方程熱量衡算式

(熱負(fù)荷)無(wú)相變

有相變

應(yīng)用條件：定態(tài)流動(dòng)，qm為常數(shù)；

cP為常數(shù)；

K為常數(shù)；忽略熱損失?；ぴ?023/11/934

黑體：白體(鏡體)：透熱體：灰