【正文】 質 ：金屬 自由電子 不良導體與液體 分子動量傳 氣體 分子不規(guī)則運動 對流傳熱： 質點發(fā)生相對位移，流體中，多指流體到壁面， 自然對流（溫差） 強制對流（外力） 輻射傳熱： 電磁波在空間的傳遞 不需介質 互相照得見 能量形式轉變 熱能 —輻射能 —熱能 分類： 穩(wěn)定傳熱 溫度不隨時間變化 /不穩(wěn)定傳熱 溫度隨時間變化 傳熱速率： W J/s 單位時間內通過傳熱面的熱量。 穩(wěn)定傳熱是常量 熱傳導 （基本概念與傅立葉定律） 溫度場和溫度梯度 溫度分布 t=f( ) 不穩(wěn)定與 θ 有關，穩(wěn)定則與 θ 無關 溫度場 :溫度分布的總和 等溫面： 同一時刻 ，溫度相等的點構成的面 ，彼此互不相交 溫度梯度： ? t 溫度差 , ? n垂直距離 Q的傳遞方向與溫度梯度的方向相反 ? ? 0l imn ttg r a d t nn?? ????????????Q 溫度梯度 ? t / ? n t + Δ t t 0 x t t1 t2 b λ 0 b1 b2 b3 x t t1 t2 t 3 t4 λ1 λ2 λ3 Q Q 單層與多層平壁熱傳導 傅立葉定律： dQ∞dA? (? t /? n ) 導熱系數(shù) W/() λ 的情況見圖表 P166 d Q /dA….. q =Q/A J/ 熱通量 ? ?td Q d A n? ??? ?? ?dQtdA n? ?? ? ?λ的情況 金 屬 t↑, λ↓ 一般 大致范圍 W/ %↑ ， λ↑ 大都 大多 α為負 ~420 ∨ λ=λ0（ 1+α t） 非金屬 建筑材料 通常 ρ ↑, λ↑ 大多 α為正 ~3 絕緣材料 t↑, λ↑ ~ ∨ 液體金屬 t↑, λ↓ 大多 液 體 非 金 屬 t↑, λ↓ 除水與油 ~ %↑ ， λ↑ 有機物水溶液 λm =0. 9Σ ai λi ∨ λm 有機物互溶液 λm =Σai λi ai質量分率 氣 體 t↑, λ↑ ρ ↑, λ↑ （ p2╳ 105kpa,p3kpa) ~ λm =Σλi y i M i 1/3 / Σλi M i 1/3 y i摩爾分率 M i分子量 溫度在各位置上各不相同，故 λ亦不同，則 λ取平均 1 2 1 21 1 2 2: , , , ,22tt t o r t t ??? ? ? ? ???? ? ? ? ? x t t1 t2 b λ 0 b1 b2 b3 x t t1 t2 t 3 t4 λ1 λ2 λ3 Q Q 單層與多層平壁熱傳導 平壁的熱傳導 單層 P171 圖 44 ? 分離變量積分 Q d x = – λ Ad t x=0, t=t1 。 待操作穩(wěn)定后，測得爐壁的內表面溫度為 700℃ ，外表面溫度為 130℃ ，為減少燃燒爐的熱損失，在普通磚的外表面增加一層厚度為 40mm，導熱系數(shù)為 W/。設兩層材料的導熱系數(shù)不變。 教案 12 例 2 界面溫度的求取 某爐壁由下列三種材料組成： 耐火磚 λ 1=,b1=225mm 。建筑磚 λ 3= W/,b3=225mm t λ 1 λ 2 λ 3 t1 t2 t3 t4 b1 b2 b3 x 已測得內、外表面溫度分別為 930℃ 和 55℃, 求單位面積的熱損失和各層間接觸的溫度。 圓筒壁的熱傳導 單層 P173 圖 46 分離變量積分 r1→r 2,t1→t 2 ? ?2d t d tQ A rLd r d r? ? ?? ? ? ?1 2 1 2 1 2 1 222112l n l n2mt t t t t t t tQLbrr Rrr AL?????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?2 1 2 12211,l n l nmmr r A ArArArA????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?mm LrA ?2?mAbAAAAbLrLrLrLrbrrrrLrrLrrR????????????????????????????????????????????12)12121212121212ln(22ln)22(ln)(22ln單層與多層圓筒 Q t1 t2 r1 r2 λ Q r1 r1 r4 r3 r2 t1 t2 t3 t4 λ1 λ2 λ3 多層 P174 圖 47 Δ t i= Q R i Δ t 1 + Δ t 2 + Δ t 3 = Q (R1+R2+R3) 每層 Q相等 但 q=Q/A不等 例 3 11143 422311 2 3l n l nln2 2 2nii m ittttQbr rrrrr AL L L?? ? ? ? ? ??????? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ????教案 12 例 3 管路熱損失的計算 —圓管導熱 為了減少熱損失，在外徑 Φ150mm的飽和蒸汽管外覆蓋厚度為100mm的保溫層，保溫材料的導熱系數(shù) λ =+ W/m. ℃ （ 式中 t單位為 ℃ ）。若忽略管壁熱阻，此保溫層內的平均溫度和平均導熱系數(shù)為 tm=（ 180+100） /2=140 ℃, λ m=+ tm=+?140= W/m.℃ 則 Q/l =[2πλm(t1t2)]/ln(r2/r1) =[2???(180100)]/ln() = W/m 查附錄得 180℃ 飽和蒸汽的汽化熱為 r =?106J/kg 每米管長的冷凝量為 (Q/l)/r=?106=?105kg/() （ 2） 設保溫層外側溫度為 t3, 則 t3= t1 Q/l?ln(r3/r1)/2πλm 式中 λ m為保溫層內、外側平均溫度下的導熱系數(shù)，因外側溫度未知，故須試差， 設 t3=41℃ t m=（ 180+41） /2=℃ λ m=+ tm=+?= W/m.℃ t3=180[?ln()/2π ?]=℃ 因的計算值與假定值相等，故此計算結果有效。 :Cp、 λ 、 ρ 、 μ t、 p。 : Δt→ Δρ→ 自然對流 ,外力 強制對流 。 Pr = Cpμ /λ 普蘭特準數(shù)（物性） . ? ? ? ? ? ?? ?, , , , WWWWdt dyd A T TdA T T T T? ? ? ?? ? ? ? ???LNu ???自然對流 α = f(L、 λ 、 Cp、 ρ 、 μ 、 ρ gβΔt) Nu = α L/λ Pr = Cpμ /λ Gr = L3ρ 2gβΔt/μ 2 格拉斯霍夫準數(shù) Nu = f(Gr、 Pr) 準數(shù)之間的關系由實驗測定并關聯(lián)出函數(shù)式：應注意 Re Pr 如何確定 物性 流體無相變化時的 α 管內強制湍流 P195 圓形直管 :低粘 : Nu= Nu =α d/λ 流體被加熱 n= 流體被冷卻 n= Re10000 Pr160 L/d2 50 L/d2 50時 校正 [1+(d2/l)] ∽ l→d 2 t=(t進 +t出 )/2 高粘： Nu=(μ /μ w ) l→d t=(t進 +t出 )/2 μ w——壁溫下 Re10000 Pr16700 φ μ =(μ /μ w) n取法解釋： 液 加熱 twt平 t↑ μ ↓ δ ↓ α ↑ 冷卻 tw?t↓ μ ↑ δ ↑ α ↓ 由于 Pr1 n= 時 n= 氣： t↑ μ ↑ t↓ μ