第4单元 回转壳中的薄膜应力.doc

Part 力学基础知识第4单元 回转壳中的薄膜应力回转壳是由一条直线或曲线绕一轴（旋转体是由一平面绕轴旋转而形成）旋转而成。大多数压力容器由旋转壳构成；圆柱形和圆锥形段，半球形，椭圆形和准球形封头图1.13。薄壁容器的壁可看成一薄膜，承受载荷而无显著的弯曲应力和剪应力，类似于一气球的壁。对受内压回转壳的薄膜应力分析为确定容器壳体的最小壁厚奠定了基础。所需要的实际壁厚也将取决于该容器所承受的其它载荷所产生的应力。研究如图1.14所示在旋转对称载荷 作用下普通形状的回转壳，即壳体上每单位面积的载荷（压力）在圆周方向是常量，但从顶部到底部则无需是相同的。设压力，壳体壁厚径向（纵向）应力，沿经线作用的应力周向或切向应力，沿平行圆方向作用于的应力（常称环向应力）经线曲率半径周向曲率半径注：容器有二个曲率和的值由形状决定。研究由点a，b，c，d所定义的单元上的作用力，而单元上压力的正分量（以直角作用于表面的分量）=。这个力被容器的壁厚中与薄膜相关的力的正分量相抵抗（平衡）=。使这些力相等并简化，注意的极限是得 （1.12）经向应力的表达式可通过图1.14作用在任一周向线的力的平衡而得到。压力的垂直分量为：。该力是和作用在容器壁的环上的经向力的垂直分量平衡：=使这二个相等得到 （1.13）方程（1.12）和（1.13）对任一回转壳是基本通式（用的）圆筒（Fg1.15a）圆筒体是由平行于回转轴直线旋转而成：这里D是圆筒体直径，代入方程（1.12）（1.13）得： （1.14）球形（Fg1.15b） 因此 （1.15）锥形（Fg1.15c）锥壳是由一直线与轴倾斜一定角度旋转而成。代入方程式（1.12）和（1.13）得到：最大应力值位于处。第5单元 机械振动机械振动是质点或物体对于一平衡位置的摆动的周期性的重复运动。一个工程师经常面临机械振动问题，这是因为他们几平在各种形式的机械和结构都遭遇一定程度的振动。在机器和结构中，大多数振动是不希望存在的，因为振动会产生附加应力，或交变应力，引起额外磨损，增大轴承载荷，导致疲劳破坏，使飞机，船，火车及汽车上旅客很不舒服。且振动会吸收原可以做有用功的能量。1940年Tacoma Narrows桥的倒塌就是由于振动产生的额外（附加）应力而使结构失效的一个例子。精密仪器，工具和机床的精度可以被过度振动而受到损坏。为防止振动损坏，旋转机械部件需仔细平衡。当一个飞机的螺旋浆部件在飞行中被打掉或折断，则螺旋浆不再是对称的，除非飞机能及时停止飞行，否则，发动机的振动将使发动机从飞机中拉掉。汽车发动机或在不平道路行驶产生的振动，在某些零件中产生交变应力，最终导致部件的疲劳失效。振动有时用来产生期望的效果。例如，振动用于将混凝土压实成型，也用于在振动机器中从谷物壳中分离谷粒。那些在具有常规发动机的飞机上可以正常工作的仪器，当用于滑翔机或是喷气机时，因为缺少振动，可能会趋于停滞。在这些例子中，在仪表底板上有时安装有振动器。由一弹簧，轴，梁或其他弹性系统所支撑的质点或物体受到外力的力的作用和突然撤消而离开（ ）它的平衡位置则该质点和物体发生振动。普通的例子有：（1）图1.19（a）中，物体A的上下振动运动，物体A垂直地放在离开平衡位置的螺旋形弹簧上，然后释放。（2）图1.19（b）中物体B的上下振动运动，物体B放在不计质量的易弯曲的弹性板（悬臂梁）离开其平衡位置上，然后释放；（3）图1.19（c）中摆球C的运动由一不计质量的细绳悬挂在垂直平面中摆动。图1.20（a）所示物体W用一弹簧吊起来，并放在其平衡位置。如果物体用一力F拉离其平衡位置，并释放，如不（没有）计摩擦力，它将相对于平衡位置无休止地持续摆动。图1.20（b）所示为物体W相对平衡位置的位移y与时间的函数图形。机械振动的基本特性之一是运动的一定时间间隔重复。摆动的周期T是运动开始重复前消逝（过去）时间的最小值，在一周期中完成的运动是一个循环。摆动的频率f是在一给定时间单元内所发生的循环的次数；通常时间单位是每秒循环数，cps或赫兹Hz。应该注意，频率是周期的倒数，用方程表示：。摆动的振幅A是一物体离示其平衡位置的最大位移，或是直线的，或是成角度的。由弹性力或有时是重力所维持的机械振动称为自由振动。一自由振动常称为固有振动，一旦开始将以其固有频率持续摆动。由一系统外部激振力所产生和维持（保持）的强迫振动，它叫激振力的频率振动。如果系统是一个几乎无磨擦和无损耗的单元，当激振力的频率接近系统的固有频率时，强迫摆动的振幅将变成非常大。这样，尽管强迫振动的频率与弹性系统的固有频率无关，但是，所产生的振幅令受到两个频率的影响。振动也被分类为阻尼振动和无阻尼振动。当摩擦，空气阻力、粘滞阻尼和其他所有阻力可忽略时，振动是无阻尼的。当任何一个上述影响是明显的时候，则物体具有阻尼振动。实际上，即使摩擦力在许多应用中可以被忽略，但它总是一个摩擦阻尼力，得最终使自由振动停止。如果一质点或物体的运动受到约束以至它的位置被完全规定在一个座标上，则我们称之为单自由度。如果系统可在二个方向振动或是由二个各在一个坐标上单独振动的物体所组成，我们称之为二个自由度，因为需要二个坐标来确定任何时刻系统的位置。例如，如图1.21a所示的由一弹簧悬挂的单质点组成的系统，它仅在垂直方向振动，具有一个自由度。所受约束如图1.21b所示的一个可沿铅垂方向运动的双质点系统，有二个自由度，因为要两个座标来确定任意时刻的质点位置。如图1.21c所示，由四个弹簧约束的一个质点组成的系统，强制在一个垂直平面中运动，有二个自由度，这是因为需要二个坐标来确定该质点在任何时刻的位置。通常，一个刚性体具有6个自由度，因为它可以在三个坐标系方向平动和绕三个坐标轴的转动。Part 2金属材料 第6单元 金属现在元素中大约四分之三可归类为金属，而至少大约一半金属元素都有一定的工业上或商业上的重要性，严格地说，尽管世界的金属限于纯金属元素，然而广泛使用给了它更广的范围，包括金属合金。当纯金属元素具有广泛的性质时，他们在商业用途上则十分有限。由二个或二个以上元素组成的金属合金应用更广泛，由此它是工业上使用的大多数金属的形式。金属材料是结晶固体，单个晶体是由单元晶粒按规则的模式重复形成的三维晶格。一块金属则是成千上万相联晶粒的集合体，而这些晶粒都沉浸在从晶体原子中脱离出来的带负电的价电子云中。这些松散的电子用来使晶体结构聚在一起，因为它们对带正电荷的金属原子（离子）的静电吸引力。由于金属结晶结构致密性所造成的这种很大结合力是造成金属一般都具有良好机械性质的原因，而且电子云使大多数金属具有良好导热、导电性。金属通常是由生成它们被使用的形式所用的方法来识别的，当一金属经过塑性状态成固体形状，被归类于可锻造金属。通过将液态金属灌入一模子而产生的金属形状被归类称铸造金属。有二种熟悉的金属材料，黑色金属和有色金属。所有黑色金属的基本成分是铁元素。这些金属含90%铁，范围从铸铁到碳钢至含有各种其他占总组成近一半的元素的特有的铁合金。除商业上纯铁外，所有铁合金，包括铁和钢，都认为是初始铁一碳合金系统。虽然碳含量少（钢中少于1%，铸铁中不超过4%）且通常少于其他合金元素，但是它是改善和控制大多数机械性能的主要因素。根据定义：其主要成分不含铁的金属材料认为是有色金属。在相当广的工业应用中，粗略地有12种有色金属。这张表的顶部是铝，它接近钢，是当今相当广泛使用的结构金属。铝和镁，钛，铍常被分属为轻金属，因为它们的密度比钢低得多。铜合金根据消耗是第二个有色金属。有二类主要铜合金：黄铜铜和锌的基本二元合金系列，青铜是一个原始的铜锡合金系列。今天，青铜包括其他铜合金系列。锌，锡，铅和锑，其熔点低于800F（427）通常分类为低熔点合金。锌其主要结构用途是压铸法中，在总消耗位于铝和铜后排列第三。铅和锡,极其限于那些需低熔点和其它专门性质的应用中。有色金属另一大类指难熔金属。这些金属是：钨，钼和铬，其熔点在3000F（1649）以上，用于通常必须耐高温的产品。最后，这些贵金属具有高成本的共同特性。此外，他们通常具有高耐腐蚀性，许多有用的物理性能和共有高密度。第7单元 材料性质用于工程构件的任何一种材料的最终强度取决于该材料经过一种或多种不同加工过程后的机械与物理性质。而且对任何专门加工过程，确定材料在其初始状态的适应（性）有几（种）性质。纯金属的原始强度是重要的，因为该强度将影响它被成形为所需形状的难易，及在加工中抵抗载荷的能力。提高或降低初始材料强度的因素可能同样重要的。所期望的是或者是充分降低其强度以使它在会适机床客易加工成形，或者二者选一，增加制成部件的最终强度或使它便于加工。强度是一个不明确的术语，这里它可被理解为表示材料或接受或抵抗变形的能力。类似的问题也适用于另一个甚至更难理解的材料性质，即材料的韧性。它常理解为是材料承受大变形而不断裂的能力。再考虑加工过程，韧性值较大显然是有利的。许多金属加工过程，仅限于材料被加工中的可能的韧性，所以影响材料的变形量必须加以限制以避免断裂。因而，有一些与韧性相对立的性质有利的加工过程。这种性质的一个适当的普通名词是脆性，例如：众所周知的是一些脆性材料比韧性材料更容易加工或剪切。主要是制造过程中各种材料性质间的相互关系，例如强度与韧性等，影响着生产的工艺。例如，大多数金属加热后将变软且容易成形，这是普通常识。然而，如果变形的速度太快，这个益处将消失，而材料可能变成或是太硬，或是脆的以致快速变形将导致断裂。对这些影响的发生和大小在某些方面取决于材料的微结构，所以金属冶金学或相应的非金属微观结构的知识对本书，称为材料力学的广泛领域的理解是必需的。事实上，本章开始讨论的目的在于指出加工中和加工后都是重要的材料性质，看到他们为什么重要和他们如何影响加工过程。比“强度”和“韧性”更确切的术语显然是必要的，本章中将考虑标准力学试验来看是否能更精确定义这些概念。当然，要做到这些也有必要具有一些塑性数学理论或理想物质流变学的知识。已经定义和理解了加工中重要的各种性质，然后可以去考虑这些知识如何用来控制过程和产品，以及这些性质如何受到不同生产过程的影响。这样应容易决定加工的方法，更能适合指定部件和材料，从而得到所需要的最终形状，强度和性质。因而，可以理解为什么传统题名为材料力学的学科是如此重要，它不仅与任何工程制品所发觉的材料最后条件有关，而且与它被形成最终形状前的材料有关。例如，考虑改变制造成部件的形状和材料来适合可行的生产技术是恰当的。这些问题超出本书范围，而应属于更专业化的制造设计或制造工程领域。在最终分析中，任何成功的加工过程经济上必须合理，对经济因素应总是给以高度优先考虑。制造成本自始至终即从规定部件在一定寿命期内要满足一定的功能开始，直至最后的检验，试验和保用都是重要的。整个加工过程承担后果部件的设计和生产，尤其是在加工影响材料最终的强度的方面。加工中有几个物理化学性质影响材料的选用和处理。一个物理性质实例是热传导率，它将影响材料体在被成形中热的流动及它的冷却和硬化速率。类似地，一个众所周知的重要化学性质例子是耐腐蚀性。在最终产品中它的重要性是显然的，且在加工过程中它也将是重要的，因为有时它可影响表面膜的生成，这些膜影响润滑或热传导和电传导。第8单元 制造工程过程1.制造过程分类：下表显示在材料成形中使用的制造工程过程的分类，注意表中仅提及典型例子。2.制造过程实例：锻造：锻造过程的特征可表述如下：质量守恒，工作材料为固态，力学基本过程为塑性变形过程。使用各种锻造过程。最普通的锻造形式是落锤锻造，金属加热到合适的加工温度然后放在下模腔中。上模腔然后向下这样金属被压入充满腔。在腔面之间边缘处多余材料毛边被挤出，这些在然后的整理过程中被除去。当使用锻造术语时，它通常指热锻。在锻造过程损失的材料通常是相当少的。通常，锻造好零件需要一些后续的机械加工，因为锻造过程得到的公差和表面经常都不能满足最终产品的要求。锻造机械包括落锤和带机械装置或液压装置的锻造过程。这些机械涉及简章运动。轧制，轧制过程特征可表述为：质量守衡，材料为固态，力学基本过程为塑性变形过程，轧制广泛用在板，壳，结构梁等的加工中。钢锭用铸造法生产出来后，通常在它还是热的时候就通过几个轧制阶段将其厚度变薄。由于工作材料宽度不变，其长度随着减薄而增长。在最后一道热轧后，最后一道是冷的，以改进表面质量和公差，提高强度。轧制中，轧辊外的设计成产生所希望的几何形状。粉末压实，粉末冶金过程特征如下：质量守恒（衡），材料为粉末状，力学基本过程为流动塑性变形过程。在此上下文，仅提及金属粉末的压实，但通常铸型砂，水泥材料等等的压实也属于这一类。在金属粉末压实中（压制成型），模腔充满容积精确的粉末，并在压力通常在500N/mm2下压实。在这阶段中，颗粒压紧在一起，然后塑性成型。压实后典型密度是固体材料密度的80%，由于塑性变形，颗粒如“焊接”在一起，获得足够强度来承受搬运。在压实后，元件被热处理烧结，通常在材料的熔化温度的70%80%的温度下。烧结的气体必经控制以防止氧化。烧结过程的持续时间在30分钟至2小时。另件在烧结后的强度，取决于材料的种类和采用的工艺参数，可达到相当接近固体材料强度的程度。在闭合位置，模腔相当于所期望的几何形状。压制机器包括机械式和液压式，生产率在每分钟6件至10件。第9单元 钢的内部结构钢是我们最重要的工程和结构材料，它在所有生产的金属中占了近80%。钢已达到如此重要的程度是因为兼有强度，容易制成许多形状以及和低成本一起的相当广泛的性质。我们生产用于广泛用途钢的能力，范围从相当软的钢带至硬的工具钢，在许多情况下取决于在成型中或成型后指定钢的适当热处理。在研究（考虑）钢材和其它黑色合金材料之前，先简要地考察钢的内部结构是有益的。一块钢材的表面情况并不能给出该钢材内部结构的任何迹象，但是如果这块钢材折断，断口将显示晶粒外观。颗粒如此小以此需要放大镜才能显示颗粒。将断口进行高倍率放大后只能看到很少的东西，因为粗糙的断口表面不能有很好聚焦，从显微镜中看，断口某些部分因太近而另一些部分又因太远都落在焦点范围之外。为了在显微镜下合适的检查一块金属试样。首先必须准备研磨一平表面，然后用很细的磨料对此表面抛光直至获得无刮痕的镜面。由于抛光而涂在金属表面的薄膜可用适当的试剂酸洗来去除（例为：称为的在酒精中加5%的硝酸溶液常用于酸洗碳钢）从而露出其晶粒。显微照相是借助显微镜照的相片，假如这样的话，冶金显微镜的相片则称为冶金照片。几乎是纯铁或纯黑色金属的显微照片通过恰当准备和酸洗试样来揭示其微结构。晶粒边界通常显示成黑线。显微照片暗的区域是由酸洗深度的差异而引起的，每一晶粒是金属的一个单晶体。100倍放大率通常对显示纯金属中晶粒是足够的，用电子显微镜放大率可能达到50000倍。但是，对冶金检测，放大率常用至100500倍。所有固态金属实际上都是结晶状的，且是熔化钢在凝固过程中通过形成小晶体来实现钢的结晶。但是，即使在最强大显微镜下，金属的检测也不能显示原子或空间的点阵，所有能看到的是单个晶粒或结晶体。为了能在铁或钢中看到晶体点阵排列，有必要将抛光和酸洗的金属表面放大到比肉眼能看到的大3500万倍。这样显微镜下所观察到的最小晶粒是由无数多原子所组成。尽管金属的晶体粒或晶体可能具有外部形状和可能有大小的变化，但是晶粒的内部晶体结构是基于特定金属的空间晶格，晶粒或晶体是由一定型式或结构束缚在一起的原子所组成。这种原子结构称为结晶状材料的空间晶格。在一定温度下，晶粒中的原子相互间以一定距离分布，且不能改变其空间间隔，当然原子并不是以这样方式聚合在一起，而有用的则是将晶体描绘成用假想线连结的原子的三维格子。尽管空间晶格形式可能有14种之多，但黑色金属的冶金学家只需要了解其中二个：a.体心立方晶格，b.面心立方晶格。体心立方晶格，常缩写为bcc，在假想立方体的每个角上有一个原子，在立六体的中心有一个原子。面心立方晶格，缩写为fcc，在立方体的每个角上有一原子，在6个正方面的中心有一个原子。同碳钢一样，纯铁在室温下具有体心立方晶格，而在一定高温范围下则具有面心立方晶格。当钢或铁加热至一定温度时，发生体心立方转变成面心立方晶格，则晶粒中原子有一个重新排列。这种原子转移称为同素异构变化。同素异构体的普通例子是碳原子的常变的事件，这可能存在于包括炭黑，石墨或金钢石的许多形式中。这种变化发生的温度称为变换温度。热处理钢的学科（科学）由铁同素异构体和碳在铁的每种晶格形式可溶性的变化所决定。第10单元 金属的腐蚀具有大量水溶液，有机和气体腐蚀物的化工厂提供了几乎可想象的每一种腐蚀。控制设备的腐蚀而不干预化学过程成为十分需要。石油炼制厂在控制腐蚀方面具有最好声誉，这部分是由于其产品的价值使其有资金来控制腐蚀，部分是由于任何一项控制腐蚀措施出问题，对炼油厂都存在发生火灾的危险。耐腐蚀材料的成本和昂贵的化学缓蚀剂看成为必要的安全保障。什么是腐蚀？腐蚀是金属与其环境发生反应对金属的损害。这里特指：“损害”是将化学碾磨，铝的阳极化处理和钢的发兰之类有意改变金属的过程排除在外。各种化学过程和电化学过程工业上用于与金属反应，但他们是用来改善金属而不是损害金属。因此这些过程并不认为是腐蚀。“金属”是按腐蚀定义提及的，但任何可被其环境所损害：塑料在溶剂中膨胀，混凝土在污水中分解，木材腐烂等等。这些结果都由各种机理所引起的非常重要的问题，但他们并不包括在这个定义中，金属在腐蚀中均匀受到侵蚀式凹坑腐蚀或者是裂纹腐蚀，都是由相同基本原理所腐蚀，而和其他材料的损害是十分不同的，本教材重点在金属上。腐蚀是一个自然过程，对金属腐蚀使它们与周围环境反应从而生成更稳定化合物。即使是在一个材料选择总是正确，设备设计无任何缺陷，且操作没有任何错误的理想世界中，腐蚀仍将发生，只不过是腐蚀速率是可以接受的。腐蚀的代价（成本），为了看到腐蚀的真正严重性，几个国家的政府在70年代80年代委托进行研究，这些基本上得出了显示腐蚀实际上是一个主要问题的数据。美国的研究估计腐蚀的直接费用对工业化国家的为国家总产量的4.9%，在4.9%中，粗略估计1%2%可适当采用已是可行的技术来避免近似为每年每人消费200美元。直接费用包括置换（更换）汽车消声器，金属保护层，冷凝器管和所有其他被腐蚀金属的部件和劳动力。况且，完整机器由于少部分的腐蚀也可能被刮去，仅汽车腐蚀每年化费160亿美元。（b:/:on：十亿 109 ，million 106）直接费用涉及金属的重就涂漆，尽管这费用难以用准确数字表示。因为，大多数金属外观上涂漆：如同腐蚀保护一样。腐蚀防护的成本（费用）也包括例如阴极保护的投资成本，电力消耗和维修成本，化学缓蚀剂的成本次及抗腐蚀材料的附加成本等。间接成本更难以确定，尽管他们可能有至少与所调查的直接成一样大。间接成本包括工厂停工，产品的损失和污染，效率的降低以及允许腐蚀所必须的外加的设计。将近20%的电子失效是由腐蚀所引起的。腐蚀导致了资源的消耗非常现实的耗费，但并不计作为直接的成本，据估计我们钢产量的40%用作替代腐蚀而损失的钢。许多种金属,尤其是例如铬和镍等那些在制造合金时所必需的金属，都不能用当代技术进行回收利用，因为能量必须用于生产替代的金属，所以能源也因腐蚀而损失。浪费了人类的资源，在日常的抗腐蚀的工作中需要大量工程师和技师的时间和创造性。对新的工程师和技师会委派相当多的防腐工作，因为这对他（她）来说是一个了解人们，了解工厂操作及其问题的快捷途径。然后，如果他们是适合了所从事的，则学习的周期不得不从另一个无经验的受训者开始。Patr 3 过程工业 第13单元 传热原理实际上由化学工程师所实行的所有操作都涉及到热形式能量的生产和吸收。控制传热的定律和控制热量流动为主要目的的装置类型都是很重要的。1.热流性质当二个处于不同温度的物体处于热的接触中，在较高温度物体中热量流向处于较低温度的物体。基本的流动总是沿温度下降的方向。热量流动的可能机理有三个：传导：对流和辐射传导：如果在一连续介质中存在温度梯度，热量可不伴随有任何可观察的物质运动的流动.这种热流称为传导。在金属固体中，热传导是由自由电子的运动所引起，而且热传导与电子传导之间有着相当的一致。少电子传导的固体和大多数液体中，热传导是由个别分子沿着温度梯度的动量传递所引起的。在气体中，传导由分子的随机运动所产生，以致热是由较热区域向较冷区域扩散。传导的最普通的例子是不透明固体中的热量流动，如：炉中的砖墙或管子的金属壁中。对流：当一肉眼可见的液体粒子流流过一特定表面，如：控制体积的边界，则它带有一定量的焓。这样的焓流率称为热的连结流或简单的对流。由于对流是一种宏观现象，所以只有当力作用在微团或液流上且该力能够克服摩擦力并维持运动时，才发生这种传递现象。对流与流体力学密切相关。事实上，从热动力学看，对流并不认为是热流而是作为热含量的通量。实际上，很难将对流和纯传导区别开来，因此将二者概括起来称为对流时，热对流的识别就很方便了。对流的实例是通过湍流旋涡的热含量的传递和通过热空气流过和离开原始辐射源的热含量传递。自然对流和强迫对流：用个在流体中创立对流流动的力有二种类型。如果流动是密度差所产生的浮力的结果。且密度差然后是由流体质量的温度梯度所引起的，这样的作用称为自然对流。通过加热辐射源的空气流是自然对流的一个实例。如果流动是由机械（泵式搅拌器）分配的作用而在运动中所产生，则流动与密度梯度无关被称为强迫对流。通过加热管的抽吸的流体热流动是强迫对流的实例。在同一流体中，可能同时作用二种力，则自然对流和强迫对流一起发生。辐射：辐射是一种电磁波通过空间的能量传递的术语。如果辐射通过一空的空间，则没有热量或其它任何形式能量的改变，也没有从其路径上转向。但是，如果在其路径上出现物质，辐射将被传递，反射或吸收，如果吸收的能量仅是热量，则该转变是定量的。 例如，熔融的石英几乎传递了撞击它的所有辐射，一抛光的不透明的表面将吸收它所吸收到的大多数辐射,并将这些吸收能量定量地转变成热量。单原子和双原子气体是对热辐射所透射的，可非常普通地发现热量是通过辐射和传导-对流形式来流过这样的气体。实例有从一辐射源或未保温的蒸汽管道向室内周围大气的热量损失和炉子中和其他高温气体加热设备的热量传递。二种机理是相互独立且同时发生，所以一种热流可以与另一种单独地控制和变化。传导-对流和辐射可分别研究，且在二者都重要的场合它们的分开的效应可叠加在一起。在十分普通场合,辐射在高温下变得重要，且与流体流动的环境无关，传导-对流对流动条件是敏感的，且相当不受温度水平的影响。2.传热速率热通量：传热计算是根据传热的面积，且以Btu每2时每平方呎（或每平方料Watts）热流通过的表面来表示。每单位面积的传热速率称为热通量。在许多种传热设备中，传递表面由管道所构成。热通量可以管道的内表面或外表面为依据。虽然可任意选择。但必须表述清楚，因为二者的热通量的数值大，并不相同。流体流的平均温度，当加热或冷却流体时，流动横截面各处温度将是变化的，如果加热流体，在加热表面的壁上的流体温度是最大的，且朝着流动中心下降。如冷却流体，则壁上温度最小，且朝着中心升高。由于通过流动横截面的温度梯度，所以从定义上有必要用流动温度的解释来陈述。大家公认，流束的温度就是假设把流过所研究截面全部流束取出并绝热地混合后所达到的均匀温度。这样定义的温度称为平均温度或混合流温度。第14单元 化学工程单元操作1.简介化学过程可以由大量不同连续步骤所组成，这些步骤的原理与正在操作的材料无关，也与特定（各个）系统的其他特性无关。在设计过程中，如果认识这些步骤，所采用的每一步，可单个研究，有些步骤是化学反应，而其他步骤则是物理变化。把复杂的工艺过程分解成单