导热系数和传热系数的比较ppt课件

1、导热系数和传热系数一、物理意义1、导热系数、导热系数指单位温度梯度指单位温度梯度1K/m时的导热通量时的导热通量W/。即即1m厚的资料，两侧外表的温差为厚的资料，两侧外表的温差为1K，在，在1s内，内，经过经过1平方米面积传送的热量，单位为平方米面积传送的热量，单位为W/(mK)。用用表示。表示。一、物理意义2、对流传热系数、对流传热系数 指在稳定传热条件下，两侧空气温差为指在稳定传热条件下，两侧空气温差为1K，1s内内经过经过1平方米面积传送的热量，单位是平方米面积传送的热量，单位是W/(K)。用用表示。表示。3、联络、联络 =/为层流膜的厚度，它是一个虚拟的当量流体膜，为层流膜的厚度，它是

2、一个虚拟的当量流体膜，因此也把对流传热系数因此也把对流传热系数称为膜系数。而实践上称为膜系数。而实践上并不存在这一层流膜，并不存在这一层流膜，也不等于层流内部的厚也不等于层流内部的厚度，引入此概念只是为简化过程。度，引入此概念只是为简化过程。一、物理意义4、区别、区别对流传热系数不是描画物质物性的物理量对流传热系数不是描画物质物性的物理量,它会随着它会随着不同的外界条件而发生变化不同的外界条件而发生变化,例如温度例如温度,流速流速,流量流量等等,是一个工程上的概念。是一个工程上的概念。导热系数与资料的组成构造、密度、含水率、温度导热系数与资料的组成构造、密度、含水率、温度等要素有关，是反映资料

3、热性能的重要物理量等要素有关，是反映资料热性能的重要物理量.二、公式1、导热系数、导热系数傅立叶定律傅立叶定律 q=dQ/dA=-t/x在导热景象中，单位时间内经过给定截面的热量，在导热景象中，单位时间内经过给定截面的热量，正比例于垂直于该界面方向上的温度变化率和截正比例于垂直于该界面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传送的方向那么与温度升高的方面面积，而热量传送的方向那么与温度升高的方向相反。向相反。它并不是由热力学第一定律导出的数学表达式，而它并不是由热力学第一定律导出的数学表达式，而是基于实验结果的归纳总结，是一个阅历公式。是基于实验结果的归纳总结，是一个阅历公式。傅立叶定律适用于一切

4、物质，不论它处于什么形状傅立叶定律适用于一切物质，不论它处于什么形状固体、液体或者气体。固体、液体或者气体。二、公式2、对流传热系数、对流传热系数牛顿冷确定律牛顿冷确定律 Q=(tw-t)A温度高于周围环境的物体向周围媒质传送热量逐渐温度高于周围环境的物体向周围媒质传送热量逐渐冷却时所遵照的规律。当物体外表与周围存在温冷却时所遵照的规律。当物体外表与周围存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比。差成正比。三、测定及影响要素1、导热系数、导热系数通常，物质的导热系数可以经过实际和实验两种方通常，物质的导热系数可以经过实际和实验两种方式来获

5、得。式来获得。实际上，从物质微观构造出发，以量子力学和统计实际上，从物质微观构造出发，以量子力学和统计力学为根底，经过研讨物质的导热机理，建立导力学为根底，经过研讨物质的导热机理，建立导热的物理模型，经过复杂的数学分析和计算可以热的物理模型，经过复杂的数学分析和计算可以获得导热系数。但由于实际的适用性遭到限制，获得导热系数。但由于实际的适用性遭到限制，而且随着新资料的快速增多，人们迄今仍尚未找而且随着新资料的快速增多，人们迄今仍尚未找到足够准确且适用于范围广泛的实际方程，因此到足够准确且适用于范围广泛的实际方程，因此对于导热系数实验测试方法和技术的探求，仍是对于导热系数实验测试方法和技术的探求

6、，仍是物质导热系数数据的主要来源。物质导热系数数据的主要来源。三、测定及影响要素在一切固体中，金属是最好的导热体。纯金属的导热系数普在一切固体中，金属是最好的导热体。纯金属的导热系数普通随温度升高而降低。而金属的纯度对导热系数影响很通随温度升高而降低。而金属的纯度对导热系数影响很大，如含碳为大，如含碳为1%的普通碳钢的导热系数为的普通碳钢的导热系数为45W/m K ，不锈钢的导热系数仅为不锈钢的导热系数仅为16 W/m K 。液体分成金属液体和非金属液体两类，前者导热系数较高，液体分成金属液体和非金属液体两类，前者导热系数较高，后者较低。在非金属液体中，水的导热系数最大，除去后者较低。在非金属

7、液体中，水的导热系数最大，除去水和甘油外，绝大多数液体的导热系数随温度升高而略水和甘油外，绝大多数液体的导热系数随温度升高而略有减小。普通来说，溶液的导热系数低于纯液体的导热有减小。普通来说，溶液的导热系数低于纯液体的导热系数。系数。三、测定及影响要素 气体的导热系数随温度升高而增大。在通常的压力范围气体的导热系数随温度升高而增大。在通常的压力范围内，其导热系数随压力变化很小，只需在压力大于内，其导热系数随压力变化很小，只需在压力大于196200kN/，或压力小于，或压力小于2.67 kN/ (20mmHg) 时，导时，导热系数才随压力的添加而加大。故工程计算中常可忽略热系数才随压力的添加而加

8、大。故工程计算中常可忽略压力对气体导热系数的影响。气体的导热系数很小，故压力对气体导热系数的影响。气体的导热系数很小，故对导热不利，但对保温有利。对导热不利，但对保温有利。 2、对流传热系数、对流传热系数 获得对流传热系数的方法大致有四种：获得对流传热系数的方法大致有四种： 1分析法，对描写某一类对流传热问题的偏微分方程分析法，对描写某一类对流传热问题的偏微分方程及相应的定解条件进展数学求解，从而获得速度场和温及相应的定解条件进展数学求解，从而获得速度场和温度场的分析解的方法。度场的分析解的方法。三、测定及影响要素2实验法，在类似原理指点下进展实验研讨，实验法，在类似原理指点下进展实验研讨，是

9、目前获得外表传热系数的主要途径。是目前获得外表传热系数的主要途径。3比较法，经过研讨动量传送及热量传送的共比较法，经过研讨动量传送及热量传送的共性或类似特性，以建立起外表传热系数与阻力系性或类似特性，以建立起外表传热系数与阻力系数间的相互关系的方法。数间的相互关系的方法。4数值法，在求解导热系数的根底上，添加对数值法，在求解导热系数的根底上，添加对流项的离散及动量方程中的压力梯度项的数值处流项的离散及动量方程中的压力梯度项的数值处置，从而获得外表传热系数的方法。置，从而获得外表传热系数的方法。三、测定及影响要素 影响对流传热系数的要素影响对流传热系数的要素 1层流与湍流层流与湍流 层流：流体在

10、热流方向上根本没有混合流动，层流：流体在热流方向上根本没有混合流动， 湍流：有混合流动，湍流：有混合流动，Re层流内层厚度层流内层厚度， 2流体的性质流体的性质 对对影响较大的物性主要有影响较大的物性主要有 cp 、和和 3传热面的型状、大小和位置传热面的型状、大小和位置 影响影响值的有：传热管、板、管束等不同，传热面的值的有：传热管、板、管束等不同，传热面的外形，管子的陈列方式，程度或垂直放置；管径、管长外形，管子的陈列方式，程度或垂直放置；管径、管长或板的高度等或板的高度等三、测定及影响要素 的量级的量级 空气中空气中 水中水中 油类中油类中 KmWKmW22/10020/255强强制制对

11、对流流：自自然然对对流流： KmWKmWKmWKmW2222/250002500/150005000/150001000/1000200水沸腾：水沸腾：蒸汽冷凝：蒸汽冷凝：强制对流：强制对流：自然对流：自然对流： KmWKmW22/2000500/150050蒸蒸汽汽冷冷凝凝：强强制制对对流流：无无相相变变有有相相变变 自自然然强强制制 gl 总之：总之：四、化学工程中的问题 总传热系数的计算总传热系数的计算 总传热系数用总传热系数用K来表示。来表示。 在化学工程中遇到的传热过程经常是热传导、对流换在化学工程中遇到的传热过程经常是热传导、对流换热和辐射换热三者的综合，而在运用最多的外表式换热热

12、和辐射换热三者的综合，而在运用最多的外表式换热器又称间壁式换热器中温度不太高，辐射换热的作器又称间壁式换热器中温度不太高，辐射换热的作用不大，所以分析时主要思索热传导和对流换热的综合用不大，所以分析时主要思索热传导和对流换热的综合过程。过程。 传热过程中热流体经过对流换热向高温侧壁面传热传热过程中热流体经过对流换热向高温侧壁面传热见图。见图。四、化学工程中的问题 这一热量又经过固体壁导热传送给低温侧壁面，最后以这一热量又经过固体壁导热传送给低温侧壁面，最后以对流换热方式由冷流体把热量从低温侧壁面带走。因此，对流换热方式由冷流体把热量从低温侧壁面带走。因此，传热过程通常都可简化成串联的传热过程通常都可简化成串联的3个根本环节：对流换个根本环节：对流换热热导热导热对流换热。对流换热。 3个串联环节的分热阻之和组成传热过程的总热阻。因此，个串联环节的分热阻之和组成传热过程的总热阻。因此，传热系数可表示为传热系数可表示为四、化学工程中的问题i、0管内外的对流传热系数管内外的对流传热系数(需求时，其中包括辐射换热需求时，其中包括辐射换热的相应折算值的相应折算值)；、分别为器壁的厚度和导热系数。分分别为器壁的厚度和导热系数。分母中的母中的 3个分数代表个分数代表3个串联环节的分热阻。因此个串联环节的分热阻。因此,传热