第2部分传热12学时.ppt
2019/4/6,第6章 传热,1,第2章 传热（12学时）,第1讲： 6.1 概述 化工生产中常见的传热操作方式、载热体、传热速率、传热机理、牛顿冷却定律。（了解） 6.2 热传导 6.2.1 傅立叶定律和导热系数（理解）; 6.2.2 通过单层平壁和多层平壁的定态导热过程计算（重点掌握） 6.2.3 通过单层圆筒壁和多层圆筒壁的定态导热过程计算（重点掌握） 1、通过单层圆筒壁的定态导热过程计算,2019/4/6,第6章 传热,2,材料的导热系数 ,2019/4/6,第6章 传热,3,1、热导率是物性参数，与材料种类及温度 t 有关。气体的热导率,只有在压力很高或很低时，才随压力的增加而增大。热导率越大，导热性能越好。,注：绝热材料常制成多孔状，目的是减小热导率。 在建筑物中的非承重墙,使用空心砖目的就是为了有利于保温。,2、纯金属 合金 建筑材料液体 绝热材料气体。,材料的热导率 (导热系数),2019/4/6,第6章 传热,4,1、单层平壁,6.2.2 通过平壁的定态导热过程,定态一维温度场,在平壁内传热的过程中，传热速率q 与时间无关系。传热速率q与传热位置x亦无关。,在传热位置x之处，取传热面积为单位面积，厚度为x的传热体，进行热量衡算：,2019/4/6,第6章 传热,5,如果总的传热面上的传热是均匀的，则总传热面积上的传热速率为,平壁内的温度分布：,1、单层平壁,取为平均温度下的数值,2019/4/6,第6章 传热,6,2、多层平壁,各层温度差与其单位传热面积上热阻的关系：由上式分析可知,层内热阻大，层内温差大；层内热阻小，层内温差小。层内温度差是热阻的反映。 t1-t4是传热过程的推动力。t1由设备内的操作条件所决定，t4由所设计的保温层情况及设备外环境条件所决定。,P179例6-2 多层平壁,2019/4/6,第6章 传热,7,传热面为圆筒壁，采用柱坐标考察问题。 一维：径向(radial) 半径增大，圆筒面增大。 Q(J/s)与时间、与半径r无关， q(q=Q/A)与半径r有关。,一维稳定的温度场,1、单层圆筒壁热传导,6.2.3 通过圆筒壁的稳定热传导过程计算,2019/4/6,第6章 传热,8,单层圆筒壁的稳定热传导,2019/4/6,第6章 传热,9,或者,2019/4/6,第6章 传热,10,圆筒壁中的温度分布：,2019/4/6,第6章 传热,11,圆筒壁：,或者,式中的Am 平壁：Am=A,公式汇总：,球壁：,2019/4/6,第6章 传热,12,多层平壁稳定热传导,单层圆筒壁热传导,2019/4/6,第6章 传热,13,回顾单层圆筒壁热传导,6.2.3 通过圆筒壁的稳定热传导过程计算,2、多层圆筒壁,2019/4/6,第6章 传热,14,t1-t4是传热过程的推动力，各层温度差是相应层内热阻的反映。,将值最小的材料靠近高温侧放置，Q/L会最小。,各层内温度差是各层热阻大小的反映。,2019/4/6,第6章 传热,15,多层圆筒壁的稳定热传导,2019/4/6,第6章 传热,16,多层圆筒壁的稳定热传导,2019/4/6,第6章 传热,17,例:管路热损失的计算：为减少热损失，在外径为 150mm的饱和蒸汽外覆盖厚度为100mm的保温层，保温材 料的导热系数0.1030.000198t（式中t 为0C）。已知 饱和蒸汽温度为1800C，并测得保温层中央厚度为50mm处 的温度为1000C，试求： （1）由于热损失每米管长的蒸汽冷凝量为多少？ （2）保温层的外测温度为多少？,2019/4/6,第6章 传热,18,2019/4/6,第6章 传热,19,考察单位管长上的传热量,2019/4/6,第6章 传热,20,2019/4/6,第6章 传热,21,例：用平板法测定材料的导热系数，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板之两侧均用热电偶测定其表面温度。将所测材料制成厚度为、直径为120mm的圆形平板 。现测得电加热器的功率为40.0W ，两侧面的温度分别为200oC和80oC 。由于安装不当，待测材料的两边各有一层厚度为0.1mm的静止空气层，,不计热损失，求所测材料导热系数的近似值 、准确值、相对误差。,解： （1）近似值,（2）准确值,（3）相对误差,2019/4/6,第6章 传热,22,例1：50×5的不锈钢管，其导热系数1=16w/(m.k) ，外包30mm 厚的石棉，石棉的导热系数2=0.2w/(m.k) 。若管内壁温度为 350oC ，保温层外壁温度为 100oC ，试计算每米管长的热损失。,解：,2019/4/6,第6章 传热,23,例2（接上题）：50×5的不锈钢管，其热导率1=16w/(m.k) ，外包30mm 厚的石棉，石棉的热导率2=0.2w/(m.k) 。若管内壁温度为 350oC ，保温层外壁温度为 100oC 。（已计算出单位管长的热损失为397w/m。） 若在石棉层外再包一层厚 30mm，热导率为=0.w/(m.k) 的保温材料。已知环境温度tb=20oC。保温材料外与环境之间的对流给热系数在两种情况下相同。求： （）单位管长的热损失；（）保温层外壁温度t4 。,2019/4/6,第6章 传热,24,解：,加保温材料之前,2019/4/6,第6章 传热,25,加保温材料之后,2019/4/6,第6章 传热,26,6.2 热传导完,2019/4/6,第6章 传热,27,例 6-22 一内径为0.34m的空心球形钢壳容器,其内壁表面温度为38,外壁外面用100 热水加热。钢壳的热导率为45W/(m. )。热水对外壁的给热系数=500 W/(m2. )。试计算钢壳厚度为多少mm时传热速率达到最大？最大传热速率为多少？,解：,ro是变量,2019/4/6,第6章 传热,28,例 6-20 外径为1.2m的球形贮罐内放温度为-196的液氨，罐外覆以=0.02W/(m. K)的绝热材料以减少向大气的冷量损失。保温层外壁的温度不低于28 ，以免露水凝结。大气温度为32 ，大气与保温层外壁的给热系数=12W /(m2. K) 。罐内液氨对外壁的给热热阻以及罐壁的热阻均可忽略。计算该绝热材料的厚度。,解：,解得：,通过保温层壁的热传导速率=保温层外壁向大气的对流传热速率,2019/4/6,第6章 传热,29,6.3 对流给热 6.3.1 对流给热过程分析; 6.3.2 对流给热过程的数学描述; 6.3.3 无相变的对流给热系数的经验关联式。,第6章 传热（12学时）,后续,
