化工原理第五章傳熱(王曉敏)(編輯修改稿)
2025-09-01 03:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 424121 ????????? ? 04 3 4132 ???????RRttttCtttt tt ? 087 0 9 334132 ????????26 27 例 7 外徑為 426mm的蒸汽管道，其外包扎一層厚度為 426mm的保溫層，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 W/(m℃ )。若蒸汽管道外表面溫度為 177 ℃ ，保溫層的外表面溫度為 38℃ ，試求每米管長的熱損失以及保溫層中的溫度分布。 解：此題為單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)問題。 已知條件： 蒸汽導(dǎo)管外表面的半徑 r2＝ ＝ 溫度 t2＝ 177℃ 保溫層的外表面的半徑 r3＝ ＋ ＝ 溫度 t3＝ 38℃ 2332ln2ttQrrl?l??由： 28 可得每米管道的熱損失為： 23322 ( ) 2 0 .6 1 5 ( 1 7 7 3 8 ) 4 8 9 W /m0 .6 3 9lnln0 .2 1 3ttQrlr?l ?? ??? ? ?設(shè)保溫層內(nèi)半徑 r 處的溫度為 t，代入上式： 222 ( )Q489lnttrlr?l ???將已知數(shù)據(jù)代入，整理得溫度 t與半徑的關(guān)系式為： t = ln r – 筒壁內(nèi)的溫度分布不是直線，而是曲線。 29 練習(xí)題 1 內(nèi)徑為 15mm，外徑為 19mm的鋼管，其 l1 為 20 W/m ℃ ，其外包扎一層厚度為 30mm， l2為 W/m ℃ 的保溫材料，若鋼管內(nèi)表面溫度為 580℃ ,保溫層外表面溫度為 80℃ ,試求 : (1)每米管長的熱損失 。 (2)保溫層中的溫度分布。 30 練習(xí)題 2 有一蒸汽管道，外徑為 25mm，管外包有兩層保溫材料，每層材料均厚 25mm，外層保溫材料與內(nèi)層材料導(dǎo)熱系數(shù)之比 l2/l1=5，此時單位時間的熱損失為 Q；現(xiàn)工況將兩層材料互換，且設(shè)管外壁與保溫層外表面的溫度 t t3不變，則此時熱損失為 Q’，求 Q’/Q=？ 第三節(jié) 兩流體間的熱量傳遞 一、 間壁兩側(cè)流體熱交換過程的分析 流體質(zhì)點（微團(tuán)）發(fā)生 宏觀相對位移 而引起的傳熱現(xiàn)象； 特點：只能發(fā)生在流體中； 自然對流：流體質(zhì)點由 溫差引起的密度差 而產(chǎn)生的相對宏觀運(yùn)動，從而發(fā)生傳熱； 強(qiáng)制對流 → 流體質(zhì)點在 外力作用下 而產(chǎn)生的相對宏觀運(yùn)動，從而發(fā)生傳熱 。 對流給熱：通常把傳熱表面與接觸流體的傳熱也稱為對流給熱或給熱（包括對流和熱傳導(dǎo)）。 dA T2 t1 T1 t2 31 熱 傳 導(dǎo) q u1 Tw 熱流體 T ?1 高溫流體 對流傳熱 低溫流體 對流傳熱 冷流體 t ?2 u2 tw ()()dQq T tdAq K T t? ? ???總傳熱系數(shù) ()d Q K T t d A??)(2 ttq w ?? ?壁面 ?冷流體： 熱流體 ?壁面： )(1 wTTq ?? ?傳熱基本方程 對流傳熱系數(shù) 32 二、 對流傳熱系數(shù)和總傳熱系數(shù) 牛頓冷卻定律（熱對流的基本定律 ） ( ) ( )wwQ A T T o r Q A t t??? ? ? ?2222 /1)( dAttdAttdQ ww ??????11wdQTTdA???高溫壁面 T w 低溫壁面 tw 熱傳導(dǎo) ? ?dddw wwmwmtTQ tTAbbAll?? ? ?/ww mdQTtd A bl??1111 /1)( dATTdATTdQ ww ??????低溫壁面 tw 冷流體 t (冷流體一側(cè)） 熱對流 22wdQttdA???熱流體 T 壁面 T w（熱流體一側(cè)） 熱對流 間壁換熱器 傳熱過程分析 33 注意：傳熱過程不同，對應(yīng)不同的推動力及相應(yīng)的阻力。 穩(wěn)定的串聯(lián)傳熱過程 1 1 2 2/ mdQTtd A b d A d A? l ??? ??1 1 2 2 1 1 2 21 / / 1 / 1 / / 1 /w w w wmmT T T t t t TtdQd A b d A d A d A b d A d A? l ? ? l ?? ? ? ?? ? ? ???? ?2對 流阻力對 流推 動 力傳導(dǎo) 阻力傳導(dǎo) 推 動 力1對 流阻力對 流推 動 力2對 流阻力傳導(dǎo) 阻力1對 流阻力)(總 推 動 力?????????????????由傳熱基本方程： 對比兩式有： AKtTAtTKQd1d)(d????1 1 2 21 1 1mbd A d A d A K d A? l ?? ? ?34 K－總傳熱系數(shù) 當(dāng)間壁為平壁 ， 或管壁很薄或管徑較大時 ， dA dAdAm 和 dA 相等或近似相等 ， 則： K dAdAdAbdA m1112211??? ?l?121 1 1bK ? l ?? ? ? 當(dāng)傳熱面為圓筒壁 ， 內(nèi)外兩側(cè)傳熱面積不等 ， 根據(jù)換熱器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ， 傳熱面積以換熱管 外表面 計算 ， 則： 221 1 21 1 1md A d AbK d A d A? l ?? ? ?對圓管 ， 因為： 2 221 11dd lddAlddA???? 2 22ddm mmlddAlddA????221 1 21 1 1mdd bK d d? l ?? ? ?2 ()d Q K d A T t??K與 ?的區(qū)別：對流傳熱系數(shù) ?具有局部性質(zhì)， K是總傳熱系數(shù)； 35 例 8： 例 4中，在石棉層外再包一厚度 30mm的保溫材料， 導(dǎo)熱系數(shù) l3＝ 。如環(huán)境溫度 tb為 20℃ ，兩種情況下 ?保持不變，求：⑴熱損失減少的百分率；⑵ 保溫層外壁面溫度 t4
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