1 第四章第二节(化原)

2020/6/14，第四章传热，吕君，2020/6/14，第二节传热，2020/6/14，一，基本概念和傅立叶规律，1，温度场和等温面，(1)温度场：物体或系统内部各点的温度分布的总和。 温度场是位置和时间的函数，稳定温度场、不稳定温度场、温度场各点的温度随时间变化，温度场各点的温度不随时间变化，稳态一维温度场：稳定温度场的温度只沿一个坐标方向变化。2020/6/14、(2)等温面同时刻，由温度场和温度相同点构成的面。 因为并不是在某一瞬间空间的任何一点都有不同的温度，所以温度不同的等温面之间不能相交，相同的等温面上没有热传递。2020/6/14，等温面法线方向的温度变化率用gradt表示，温度梯度是矢量，正方向指的是温度增加的方向，是与热流方向相反的方向。 一维温度场：2，温度梯度，2020/6/14，3，3，傅立叶定律，的比例系数称为热传导率，W/(m)或W/(mK )。 负号表示热流的方向与温度梯度的方向相反。 傅立叶定律是经验法则。 实践证明，单位时间内的传热量q与垂直于热流方向的传热截面积a和温度梯度成正比。 即2020/6/14、二、热传导率、1、热传导率的定义在数值上与单位温度梯度下的热通量相等，是物质的物理性质之一，与物质的组成、结构、密度、粘度及压力有关。 金属固体非金属固体液体气体、2020/6/14,2、2、2、固体的热传导率纯金属的热传导率一般随着温度的提高而降低，金属的热传导率随着纯度的提高而变大。 非金属建筑材料和隔热材料的热传导率随着密度的增加而变大，随着温度的增加而变大。 式中的0-0、t下的热传导率、w/(m) a-温度系数。 大多数金属材料a0、t、2020/6/14,3、3、3、液体的热传导率在非金属液体中，水的热传导率最大。 除水和甘油外，大部分液体的热传导率随温度的上升稍有减少，纯液体的热传导率大于溶液的热传导率。 4、气体的热传导率气体的热传导率小，不利于热传导，但有利于保温。 气体的热传导率随着温度的升高而变大。 请注意，在相当大的压力范围内，气体的热传导率会随压力变化。 由于在热传导过程中，物质内不同地方的温度可能不同，所以热传导率也不同，工程计算总是取热传导率的算术平均值。2020/6/14，三，平壁的稳定热传导，1，单层平壁的稳定热传导，假设： (1)A大，b小(2)材料均匀(3)平壁内的温度符合一维稳态温度场，t=f(x )，傅立叶定律写为：2020/6/14 在x=b的情况下，t=t2、R导热电阻、/W； r单位面积的导热阻力。 传导距离b越大，传热面积和热传导率越小，传导热阻力越大。 2020/6/14，2，2，多层平板壁的稳定热传导，假设： (1)A大，b小，(2)材料均匀，(3)温度仅沿x变化，不随时间变化。 (4)各层接触良好，接触面两侧温度相同。 2020/6/14，多层平壁热传导是串联的热传导过程，串联热传导过程的推动力是各过程的温差之和，即总温差，总热电阻是各过程的热电阻之和，即串联电阻的叠加原则。 n层：2020/6/14，3，扩展到接触热电阻，用r0表示单位传热面的接触热电阻，通过两层平壁的热流束：接触热电阻与接触面的材料、表面粗糙度和接触面上压力等因素有关。2020/6/14，四，圆筒壁的稳定热传导，1，单层圆筒壁的热传导，按照平壁热传导的公式，该圆筒壁的热传导率为：2020/6/14，分离变量积分：圆筒壁的热传导阻力，该公式也与平壁热传导率的公式类似的形式，边界条件， 14 圆筒壁内外表面的对数平均面积，m2，r2/r12时，用算术平均值代替对数平均值，2020/6/14，2，多层圆筒壁的热传导与多层平板壁的稳定热传导计算类似，2020/6/14，1，有的平板壁燃烧炉用耐火砖操作稳定后，测定炉壁的内表面温度为700，外表面温度为130。 为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面追加了厚度为40mm、热传导率为0.06W/(m)的保温材料。 操作稳定后，测定炉内表面温度为740，外表面温度为90。 确保两层材料的热传导率不变。 计算加入保温层后炉壁的热损失会减少多少%？ 2020/6/14，解：每单位面积炉壁的热损失为q，在加入保温层前，加双层平壁的热传导，加保温层后，三层平壁的热传导，2020/6/14，热损失减少的百分比，2020/6/14，2，外径为426mm的蒸汽管道，此外蒸汽管外表面温度为177，保温层外表面温度为38时，求出每米管长度的热损失。2020/6/14，解：已知的r1=0.426/2=