第2部分传热12学时

第2章传热（12学时）第1讲：6.1概述化工生产中常见的传热操作方式、载热体、传热速率、传热机理、牛顿冷却定律。（了解）6.2热传导6.2.1傅立叶定律和导热系数（理解）;6.2.2通过单层平壁和多层平壁的定态导热过程计算（重点掌握）6.2.3通过单层圆筒壁和多层圆筒壁的定态导热过程计算（重点掌握）1、通过单层圆筒壁的定态导热过程计算3/18/20261第6章传热温度场Temperaturefield稳定温度场传热沿着等温面的法线方向进行。HeatconductionFourier’slaw高温低温6.6.材料的导热系数λ3/18/20262第6章传热1、热导率是物性参数，与材料种类及温度t有关。气体的热导率,只有在压力很高或很低时，才随压力的增加而增大。热导率越大，导热性能越好。注：绝热材料常制成多孔状，目的是减小热导率。在建筑物中的非承重墙,使用空心砖目的就是为了有利于保温。2、λ纯金属＞λ合金＞

λ建筑材料＞λ液体＞

λ绝热材料＞λ气体。材料的热导率λ(导热系数)3/18/20263第6章传热1、单层平壁6.2.2通过平壁的定态导热过程定态一维温度场在平壁内传热的过程中，传热速率q与时间τ无关系。传热速率q与传热位置x亦无关。在传热位置x之处，取传热面积为单位面积，厚度为Δx的传热体，进行热量衡算：3/18/20264第6章传热如果总的传热面上的传热是均匀的，则总传热面积上的传热速率为平壁内的温度分布：1、单层平壁λ取为平均温度下的数值3/18/20265第6章传热Q单层圆筒壁的稳定热传导3/18/20268第6章传热Q或者3/18/20269第6章传热Q圆筒壁中的温度分布：3/18/202610第6章传热圆筒壁：或者式中的Am平壁：Am=A公式汇总：球壁：3/18/202611第6章传热多层平壁稳定热传导单层圆筒壁热传导3/18/202612第6章传热回顾单层圆筒壁热传导Q6.2.3通过圆筒壁的稳定热传导过程计算2、多层圆筒壁3/18/202613第6章传热t1-t4是传热过程的推动力，各层温度差是相应层内热阻的反映。将λ值最小的材料靠近高温侧放置，Q/L会最小。各层内温度差是各层热阻大小的反映。3/18/202614第6章传热多层圆筒壁的稳定热传导3/18/202615第6章传热多层圆筒壁的稳定热传导3/18/202616第6章传热例:管路热损失的计算：为减少热损失，在外径为150mm的饱和蒸汽外覆盖厚度为100mm的保温层，保温材料的导热系数λ＝0.103＋0.000198t（式中t为0C）。已知饱和蒸汽温度为1800C，并测得保温层中央厚度为50mm处的温度为1000C，试求：（1）由于热损失每米管长的蒸汽冷凝量为多少？（2）保温层的外测温度为多少？3/18/202617第6章传热3/18/202618第6章传热考察单位管长上的传热量3/18/202619第6章传热3/18/202620第6章传热例：用平板法测定材料的导热系数，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板之两侧均用热电偶测定其表面温度。将所测材料制成厚度为δ、直径为120mm的圆形平板。现测得电加热器的功率为40.0W，两侧面的温度分别为200oC和80oC。由于安装不当，待测材料的两边各有一层厚度为0.1mm的静止空气层，不计热损失，求所测材料导热系数的近似值λ’、准确值λ、相对误差。解：（1）近似值λ’（2）准确值λ（3）相对误差3/18/202621第6章传热例1：φ50×5的不锈钢管，其导热系数λ1=16w/(m.k)，外包30mm厚的石棉，石棉的导热系数λ2=0.2w/(m.k)。若管内壁温度为350oC，保温层外壁温度为100oC，试计算每米管长的热损失。解：3/18/202622第6章传热例2（接上题）：φ50×5的不锈钢管，其热导率λ1=16w/(m.k)，外包30mm厚的石棉，石棉的热导率λ2=0.2w/(m.k)。若管内壁温度为350oC，保温层外壁温度为100oC。（已计算出单位管长的热损失为397w/m。）若在石棉层外再包一层厚30mm，热导率为λ３=0.０７w/(m.k)的保温材料。已知环境温度tb=20oC。保温材料外与环境之间的对流给热系数α在两种情况下相同。求：（１）单位管长的热损失；（２）保温层外壁温度t4。3/18/202623第6章传热解：加保温材料之前3/18/202624第6章传热加保温材料之后3/18/202625第6章传热6.2热传导完3/18/202626第6章传热例6-22一内径为0.34m的空心球形钢壳容器,其内壁表面温度为38℃,外壁外面用100℃热水加热。钢壳的热导率为45W/(m.℃)。热水对外壁的给热系数α=500W/(m2.℃)。试计算钢壳厚度为多少mm时传热速率达到最大？最大传热速率为多少？解：ro是变量3/18/202627第6章传热例6-20外径为1.2m的球形贮罐内放温度为-196℃的液氨，罐外覆以λ=0.02W/(m.K)的绝热材料以减少向大气的冷量损失。保温层外壁的温度不低于28℃，以免露水凝结。大气温度为32℃，大气与保温层外壁的给热系数α=12W/(m2.K)