化工原理课件 热传导ppt.ppt

1 第二节热传导 一 基本概念和傅立叶定律二 导热系数 热导率 三 通过平壁的稳定热传导四 通过圆筒壁的稳定热传导 传热 2 例 有一厚度为240mm的砖墙 已知砖墙的内壁温度为600 外壁温度为100 假设砖墙在此温度范围内的平均导热系数为0 69W m2 K 试求每平方米的砖墙通过的热量 解 b 240mm 0 24m l 0 69W m2 K 由 得 W m2 3 例 b 0 37m t1 1650 t2 300 l 0 815 0 00076tW m K 将l分别按常量和变量计算 试求q和温度分布 解 1 按常量计 设壁厚x处温度为t 则 tm t1 t2 2 975 lm 0 815 0 00076 975 1 556W m K q l t1 t2 b 1 556 1650 300 0 37 5677W m2 4 积分得 且 解得 2 按变量计 由 5 例4 2 有一燃烧炉 炉壁由三层材料组成 最内层是耐火砖 中间保温砖 最外层为建筑砖 已知 耐火砖b1 150mm l1 1 05W m2 K 保温砖b2 290mm l2 0 15W m K 建筑砖b3 228mm l3 0 81W m K 今测得炉膛内壁温度为1016 建筑砖外测的温度为34 试求 1 单位面积的热损失 2 耐火砖和保温砖之间的界面温度 3 保温砖与建筑砖之间的界面温度 t3 6 2 求耐火砖和保温砖之间的界面温度t2由q1 q Q S l1 t1 t2 b1有 t1 t2 qb1 l1 416 5 0 15 1 05 59 5 故得t2 t1 55 1 1016 59 5 956 5 解 1 求单位面积的散热损失即热通量q 7 从计算可知 各层的温度降是不同的 耐火砖层热阻为0 1429K W 温度降为59 5 保温砖层热阻为1 933K W 温度降为805 1 建筑砖层热阻为0 2815K W 温度降为117 2 比较说明 各层的温度降与其热阻成正比 材料层的热阻越大 该层的温度降也就越大 3 求保温砖与建筑砖之间的界面温度t3由q3 q Q S l3 t3 t4 b3有 t3 t4 qb3 l3 416 5 0 228 0 81 117 2 故得t3 t4 117 2 34 117 2 151 2 8 多层圆筒壁与多层平壁比较 2020 3 18 9 可编辑 10 例 有一f80mm 7 5mm的蒸汽管道 管外壁t2 220 为了减少热损失 拟用l2 0 15W m K 的保温材料进行保温 要求每米管道上的热损失不大于150W 保温壁的外层温度低于t3 35 问 1 保温层的厚度最少应有多厚 2 假设管材的导热系数l1 45W m K 问蒸汽管道壁的温度降 t1 t2 是多少 解 1 即 11 r3 0 127m保温层的最小厚度应为 b2 12 47 5 79 5mm 2 稳定传热 各层的导热量Q L相同 对管材层 有 t1 t2 150 ln1 1875 282 6 0 092 由于管材的导热性能好 导热的热阻小 所以管壁的温度降只有0 092 即 12 例 4 3 求 保温层厚度和温度分布 解 d2 140mm t2 180oC t3 40oCl 0 1 0 0002tW m K Q L 200W m 13 设半径r处温度为t 即使l为常数 温度分布也不是线性的 r3 0 12mb r3 r2 0 12 0 07 0 05m 14 习题4 4 某蒸汽管道外包有两层热导率不同而厚度相同的保温层 设外层的平均直径 按对数平均值计 为内层的2倍 其热导率也为内层的2倍 若将两保温层对调 其它条件不变 问每米管长的热损失将改变多少 解 设外层平均直径为dm2 内层平均直径为dm1 则 dm2 2dm1 且l2 2l1由导热速率方程知