第04章-热量传递过程PPT资料.ppt
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图图4-24-2直接接触换热直接接触换热热量传递过程概述冷、热流体的接触方式冷、热流体的接触方式（22）间壁式传热。
）间壁式传热。
图图4-34-3间壁式换热间壁式换热（33）蓄热式传热。
）蓄热式传热。
图图4-44-4蓄热式换热蓄热式换热2022年10月17日ProcessSystemprinciple6热量传递过程概述载热体及其选择载热体及其选择（11）载热体：
）载热体：
起加热作用的载热体称为加热剂；
起冷却作用的载热体称为冷却起加热作用的载热体称为加热剂；
起冷却作用的载热体称为冷却剂。
剂。
载热体载热体：
供给冷流体热量或将热流体的热量带走的流体。
：
（22）载热体的选择：
）载热体的选择：
加热剂加热剂：
热水、饱和水蒸气、矿物油、联苯混合物、熔盐和烟道：
热水、饱和水蒸气、矿物油、联苯混合物、熔盐和烟道气等。
气等。
冷却剂冷却剂：
水、空气和各种冷冻剂。
载热体的选择要求：
加热时，温位越高，价值越大；
冷却时，温位越低，价值越大。
2022年10月17日ProcessSystemprinciple7热量传递过程概述载热体及其选择载热体及其选择其它要求：
其它要求：
载热体的温度应易于调节；
载热体的饱和蒸气压宜低，加热时不会分解；
载热体毒性要小，使用安全，对设备应基本上没有腐蚀；
载热体应价格低廉而且容易得到。
2022年10月17日ProcessSystemprinciple8热量传递过程概述传热速率传热速率（11）热流量）热流量QQ：
单位时间内热流体通过整个换热器的传热面传递给冷流体的热量单位时间内热流体通过整个换热器的传热面传递给冷流体的热量WW。
单位时间、通过单位传热面积的热量单位时间、通过单位传热面积的热量W/mW/m22。
（22）热流密度（或热通量）热流密度（或热通量）qq：
dAdQq2022年10月17日ProcessSystemprinciple9热量传递过程概述稳态传热与非稳态传热稳态传热与非稳态传热（11）稳态传热：
）稳态传热：
特点：
传热系统中，温度分布不随时间而变，且传热速率在任何特点：
传热系统中，温度分布不随时间而变，且传热速率在任何时间都为常数。
时间都为常数。
连续生产过程中的传热多是稳态传热。
（22）非稳态传热：
）非稳态传热：
传热系统中，温度分布随时间而变。
间歇操作的换热设备、连续生产过程中的开工、停工。
在传热系统中，不积累能量的传热过程称稳态传热。
在传热系统中，有能量积累的传热过程称非稳态传热。
2022年10月17日ProcessSystemprinciple10热传导过程热传导规律热传导规律热传导（或导热）：
物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子热传导（或导热）：
物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递。
、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递。
11、热传导概念、热传导概念22、热传导规律、热传导规律（11）傅立叶（）傅立叶（FourierFourier）定律：
）定律：
nnttqq式中：
式中：
q-q-热流密度，热流密度，w/mw/m22；
-法向温度梯度，法向温度梯度，/m/m；
-比例系数，称为导热系数，比例系数，称为导热系数，w/（m）w/（m）nntt2022年10月17日ProcessSystemprinciple11热传导过程热传导规律热传导规律（22）导热系数）导热系数例：
金属例：
金属1010101022w/（m）w/（m）建筑材料建筑材料1010-1-110w/（m）10w/（m）绝热材料绝热材料1010-2-21010-1-1w/（m）w/（m）表征材料导热性能的一个参数，其值越大，材料导热性能越好。
表征材料导热性能的一个参数，其值越大，材料导热性能越好。
实验测得导热系数实验测得导热系数与温度与温度tt的关系：
的关系：
）1（0at式中：
-固体在温度固体在温度tt的导热系数，的导热系数，w/（m）w/（m）；
00-固体在温度固体在温度00的导热系数，的导热系数，w/（m）w/（m）；
a-a-温度系数，温度系数，1/1/，；
对大多数金属材料为负值，；
对大多数金属材料为负值，对大多数非金属材料为正值。
对大多数非金属材料为正值。
2022年10月17日ProcessSystemprinciple12热传导过程热传导的应用热传导的应用11、通过平壁的热传导过程：
、通过平壁的热传导过程：
图图4-54-5平壁的热传导平壁的热传导平壁的热传导的温度分布见图平壁的热传导的温度分布见图4-54-5所示所示。
const.const.dxdxdtdtqq由傅立叶（由傅立叶（FourierFourier）定律可知：
）定律可知：
对上式积分得：
2211tttttt,ttAAQQqq又可写为：
又可写为：
热阻热阻推动力推动力RRttttQQA2022年10月17日ProcessSystemprinciple13热传导过程热传导的应用热传导的应用22、通过圆筒壁的热传导过程：
、通过圆筒壁的热传导过程：
图图4-64-6圆筒壁的热传导圆筒壁的热传导圆筒壁的热传导的温度分布见图圆筒壁的热传导的温度分布见图4-64-6所示所示。
在圆筒壁内取同心薄层圆筒并对其作热在圆筒壁内取同心薄层圆筒并对其作热量衡算：
量衡算：
Prrrctrlrlqrrrlq）（|）（|222222对于定态热传导：
对于定态热传导：
0t则：
则：
Qlqrrrlqrrr|）（|22222022年10月17日ProcessSystemprinciple14热传导过程热传导的应用热传导的应用又：
又：
drdtqrdr2lQdt所以所以：
CClnrlnr2l2lQQtt对上式进行积分得：
对上式进行积分得：
r-r-圆筒任一径向半径；
圆筒任一径向半径；
l-l-圆筒管长。
圆筒管长。
边界条件：
22221111tttt,时时rrrrtttt,时时rrrr2022年10月17日ProcessSystemprinciple15热传导过程热传导的应用热传导的应用将边界条件带入上式，得：
将边界条件带入上式，得：
1122221111222211ddddlnln）tt2l（t2l（tQQ或或rrrrlnln）tt2l（t2l（tQQ式子可以改写为：
式子可以改写为：
11221122mmmm2211mmAAAAlnlnAAAAAA式中：
AAttttttAAQQ2022年10月17日ProcessSystemprinciple16热传导过程热传导的应用热传导的应用若若22AAAAAA则可取则可取,22dddd2211mm1122圆筒壁热阻为：
圆筒壁热阻为：
mm2222AA2l2lddddlnlnRR33、多层平壁的热传导过程：
、多层平壁的热传导过程：
图图4-74-7多层平壁的热传多层平壁的热传导导圆筒壁的热传导的温度分布圆筒壁的热传导的温度分布见图见图4-74-7所示。
所示。
2022年10月17日ProcessSystemprinciple17热传导过程热传导的应用热传导的应用推动力和阻力的加和性推动力和阻力的加和性AAttttAAttttAAttttQQ333344332222332211112211总阻力总阻力总推动力总推动力AAttQQ或：
或：
各层的温差各层的温差332211333322221111443333222211RR:
RR:
RRAA:
AA:
AA）tttt（:
）tt（t（t:
）tt（t（t2022年10月17日ProcessSystemprinciple18热传导过程热传导的应用热传导的应用结论：
对多层圆筒壁同样适合。
即：
结论：
AAttQQmm例：
界面温度的求取。
例：
某炉壁由下列三种材料组成：
（见图某炉壁由下列三种材料组成：
（见图3-73-7所示）所示）耐火砖耐火砖11=1.4w/（m）=1.4w/（m），11=225mm=225mm保温砖保温砖22=0.15w/（m）=0.15w/（m），22=125mm=125mm建筑砖建筑砖33=0.8w/（m）=0.8w/（m），33=225mm=225mm已测得内、外表面温度分别为已测得内、外表面温度分别为930930和和5555，求单位面积的热，求单位面积的热损失和各层间接触面的温度。
损失和各层间接触面的温度。
2022年10月17日ProcessSystemprinciple19热传导过程热传导的应用热传导的应用22724W/m724W/m0.80.80.2250.2250.150.150.1250.1251.41.40.2250.2255555930930ttqq解：
（解：
（11）单位面积的热损失为：
）单位面积的热损失为：
（22）温差及界面温度：
）温差及界面温度：
1161160.16070.1607724724qqtt111111814814116116930930tttttt11225555550.7670.767724724qqtt222222259259555555814814tttttt2222332022年10月17日ProcessSystemprinciple20对流传热过程对流传热过程的概念对流传热过程的概念流体各部分（或与固体表面）之间发生相对位移所引起的热传递流体各部分（或与固体表面）之间发生相对位移
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