化工原理清华05第五章传热

《

化

工

原

理

》（上）主讲人：戴猷元2003.2目

录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第五章传热第一节 概述

第二节 热传导第三节 对流传热第四节 两流体间的传热第五节 对流传热系数的关联式第六节 热辐射第七节 换热器第一节概述化工过程中经常遇到气一液，液－液，气－固，液－固的换热过程。加热冷却 过程强化保温――削弱过程一、传热的基本方式热传导 分子振动无质点位移对流传热流体质点相对移动强制对流、自然对流电磁波形式传播热辐射 放热→辐射能→吸收无需中间介质、能量转换，T高时的主要方式二、冷热流体接触方式直接接触式间壁式蓄热式

三、传热速率：（传热速率）热流量Q：J/s热流密度（热通量）

q=dQ/ds

J/m2s四、稳态传热和不稳态传热Q、q、及有关物理量（进出口T，t），不随时间变化fi

稳态Q

=

s

q

d

sq：不随q

变化(沿管长变化)不稳定：夹套加热0Q

T

=Q

d

qq第五章传热第一节 概述第二节 热传导第三节 对流传热第四节 两流体间的传热第五节 对流传热系数的关联式第六节 热辐射第七节 换热器第二节热传导一、温度场和温度梯度在θ时刻物体（或空间）各点温度分布

t=f

(x,y,z,q)，若与θ无关为稳定温度场。相同t连结组成等温面：等温面不相交等温面上无热量传递¶t

Dt¶nDnfi

0

Dn温度梯度：=lim

n：法线方向二、Fourier定律dQ

=

-lds

¶t¶n(与牛顿粘性定律相似)l：导热系数；负号：热流方向是温度降方向三、导热系数l与物质组成、结构、温度、密度、压力等有关。(单位：w/mk)金属101～102T›

lfl建材10-1～100w/mk T›

l

›绝缘材料10-2～10-110-1液体

T›

lfl

(水、甘油除外)气体10-2～10-1固体：l=lo(1+KT)

λ0：0℃导热系数，金属K<0，非金属K>0液体：T›λfl(水、甘油除外)气体：T›λ›。高于2000atm

，低于20mmHg，p›λ›四、平壁稳定热传导一平板，长宽与厚比无限大=

t1

-

t21

1dx(1)

l

=

const Q

=

-ls

dtbb

/

lssl

l积分：

Q

=

ls

(t1

-

t2

)=

t1

-

t2R温度分布：

t

=

t

-

Qx

=

t

-

q

x

直线)2221211

22o

(o

(

)2om=

l

(1

+

a¢tsta

l-

tSt1

+

t2=

lo

(1

+

a¢)(t1

-

t2

)

bb)(t

-

t

)sl¢(2)

l

=

lo

+

a¢lo

tQ

=t

-

t

+

b多层

n层

l不同

，b不同存在n个温度差（接触面良好）Q相同（通过各层）(

)()(

)3121

22

33

4123由总温差和li，求Q；由QRi

=

Dti，求t2~

tn-1Q

=t

-tt

-tbbb1l

s

l

sl1s

l2s

l3st

-t

=t1

-t4+

b2

+

b3bl

s=

Dt

RiQ

==五、圆筒壁的稳定热传导Q=-ls

dt

=-2prLl

dt

，Q=

2plL(t1

-t2

)=t1

-t2dr

dr

ln(r2

/

r1)

R2

1r2

-r1当r2

/r1

<2时，可用算术平均值计算，误差小于4％s

=2prL、Q相同、q不同m

mln(r2

/

r1)ls

l2pLrlsR

=

b

=

r2

-r1

r

-r=

，rm

=对数平均值23b3b1t1

-

t4b2l1

sm

1l2

sm2p

L

(t1

-

t4

)l3

sm1

ln

r2l1r1r2

r3l2

l3+

1

ln

r3

+

1

ln

r4Q

=++=多层六、具有内热源的热传导半径为ro、长度为L圆柱体（径向传热）单位时间单位体积产生热q’2''-

l

2

p

r

L\

d

t

=

-2

ld

t=

p

r

L

qd

rqr

d

r若r

=r0时，t

=twq'q'r24l

r

2tr

o

wtwroq'r2

r

2

1-t

-t

2l

4l