【正文】 熱面積的導(dǎo)熱的熱阻 ，(m2 λ ↑ ,R↓ 例 41 現(xiàn)有一平壁厚度為 400mm， 內(nèi)壁溫度為 500℃ ， 外壁溫度為100℃ 。 已知該溫度范圍內(nèi)磚壁的平均導(dǎo)熱系數(shù)λ =（ m 解 （ 1） （ 2） ℃ 212 5 0 0 1 0 0 6 0 0 /0 .40 .6ttQq W mbA?? ?? ? ? ?16005 0 0 0 . 1 5 3 5 00 . 6qt t b?? ? ? ? ? ? 三層平壁 ， 層與層之間接觸良好 ， 相互接觸的表面上溫度相等 厚度分別為 b b b3， 導(dǎo)熱系數(shù)為 λ λ λ 3， 對(duì)于穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)過程 1 2 3Q Q Q Q? ? ?SbtQ111???Sbt222???Sbt333???SbSbSbtttQ332211321???????????和比定理：SbSbSbttQ33221141????????? ??iiRt? ?????? 11 ni tttt其中，?? ?? SbRRiii ?P216 例 42 例 42 有一鍋爐的墻壁由三種保溫材料組成 ?！?） ；中間為保溫磚 ， 厚度 b2=310mm， 導(dǎo)熱系數(shù)λ 2=（ m℃ ） 。 試求： (1)單位面積的熱損失； (2)保溫磚與建筑磚之間界面的溫度； (3)建筑磚外側(cè)溫度 。 （ 1） 熱損失 q (2) 保溫磚與建筑磚的界面溫度 t3 由于是穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) ， 所以 q1=q2=q3=q 解得 t3= ℃ (3) 建筑磚外側(cè)溫度 t4 解得 t4=℃ ? ? 21 121Q 1 . 0 6q = ( 1 0 0 0 9 4 6 ) = 3 8 1 . 6 W / mA 0 . 1 5ttb?? ? ?? ?2 2 3 320 . 1 5q 3 8 1 . 6 ( 9 4 6 t ) 0 . 3 1ttb?? ? ?? ?3 3 4 430 . 6 9q 3 8 1 . 6 ( 1 5 7 . 3 t ) 0 . 2 4ttb?? ? ?各層溫度差與熱阻的數(shù)值： 溫度差 △ t /℃ 熱阻 R/ ℃/W 耐火磚 Δ t1=1000946=54 保溫磚 Δ t2== 建筑磚 Δ t3== 結(jié)論：多層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)中，熱阻大的保溫層，分配于該層的溫度差亦大， 即溫度差與熱阻成正比。 當(dāng) S2/S12時(shí) ， 可用算術(shù)平均值近似計(jì)算 。 各層壁厚分別為 b1= r2 r1， b2=r3 r2， b3=r4 r3； 各層材料的導(dǎo)熱系數(shù) λ λ λ3皆視為常數(shù) ， 1 1 21212 ( )lnL t tQrr?? ?? 2 2 32322 ( )lnL t tQrr?? ??3 3 43432 ( )lnL t tQrr?? ??143241 1 2 2 3 32 ( )1 1 1l n l n l nL t tQrrrr r r?? ? ????? 3 2 1 ??????ni iiinrrttLQ1111ln1)(2?? 例 43 為了減少熱損失 ， 在 133 4mm的蒸汽管道外層包扎一層厚度 50mm的石棉層 ， 其平均導(dǎo)熱系數(shù) λ =（ m 蒸汽管道內(nèi)壁溫度為 180℃ ， 要求石棉層外側(cè)溫度為 50℃ ， 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) λ =45W/m 試求每米管長的熱損失及蒸汽管道外壁的溫度 。 是流體的主要傳熱方式。 層流流體 ： 熱傳導(dǎo)為主； 湍流流體：對(duì)流為主 分類 自然對(duì)流： 強(qiáng)制對(duì)流 ： 溫差引起密度差，造成流體流動(dòng)。 對(duì)流傳熱方程與對(duì)流傳熱系數(shù) 湍流流動(dòng)時(shí) :層流底層 ， 以熱傳導(dǎo)方式為主 。 溫度差也主要集中在該層中 。 2δ 39。 ∞t39。 wt w t=(t w t ∞)圖413 流體流過平壁被加熱時(shí)的溫度邊界層示意熱邊界層的厚度 )( ???? tttt ww熱邊界層內(nèi)（近壁處） 認(rèn)為 ：集中全部的溫差和熱阻 熱邊界層外（流體主體） 認(rèn)為： 等溫區(qū)，無溫差和熱阻 0?dydt0?dydt 傳熱過程計(jì)算 兩類計(jì)算 設(shè)計(jì)型計(jì)算 操作型計(jì)算； 基本理論： 熱量衡算方程 和 傳熱速率方程 熱量衡算 穩(wěn)態(tài)傳熱，忽略熱損失時(shí)， 冷流體吸收熱量 = 熱流體放出熱量 無相變傳熱 T1 T2 t1 t2 )( 21 TTcWQ Phh ??熱流體：)( 12 ttcWQ Pcc ??冷流體：取定性溫度下數(shù)值其中， Pc 有相變傳熱 rWttcWQ hPc ??? )( 12c? ?)()( 212c TTcrWttcWQ SphhPc ?????例 44 試計(jì)算壓力為 ， 流量為 1500kg/h的飽和水蒸汽冷凝后并降溫至 50℃ 時(shí)所放出的熱量 。 1） 總傳熱系數(shù)的計(jì)算 兩流體通過管壁的傳熱包括以下過程： ①熱流體以對(duì)流傳熱的方式將熱量傳給管壁一側(cè)； ②通過管壁的熱傳導(dǎo)； ③由管壁另一側(cè)以對(duì)流傳熱的方式將熱量傳給冷流體。 ai、 ao相差不太大時(shí) ， 兩者必須同時(shí)提高 。 例 45 一列管換熱器，列管由 的無縫鋼管組成，鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)為 45 ，管內(nèi)為冷卻水，對(duì)流傳熱系數(shù)為450 ，管外為飽和水蒸汽冷凝，對(duì)流傳熱系數(shù)為 ，試求：（ 1）總傳熱系數(shù) K；（ 2）若將水側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)增大一倍，總傳熱系數(shù)有何變化。 ??/( )W m K?2/( )W m K?421 1 0 /( )W m K?? 傳熱平均溫度差的計(jì)算 恒溫傳熱 :熱交換時(shí) ， 冷熱流體在壁面兩側(cè)溫度不變化 間壁的一側(cè)是飽和水蒸汽冷凝 ， 另一側(cè)液體沸騰 T熱流體的溫度 ℃ ； t 冷流體的溫度 ℃ 。 逆流：換熱的兩種流體在以相對(duì)的方向流動(dòng) 。 折流：即有逆流又有并流 (2)并流和逆流時(shí)的平均溫度差 Δ tm 1212lnmttttt? ? ?????（非常重要） T 2T 1t 1t 2T 2t 1T 1L （管長）(a) 逆流T 2t 1T 1t 2 t 2t 1T 2t 2T 1(b) 并流L （管長） 兩側(cè)流體變溫下的溫差變化Δtm： 對(duì)數(shù)平均溫度差，進(jìn)、出口處兩種流體溫度差的對(duì)數(shù)平均值。 ③ 常取兩端溫度差中大者作為 Δ t1， 小者作為 Δ t2， 以使式中分子與分母都是正數(shù) 。分別計(jì)算并流與逆流時(shí)的平均溫度差。 1 5 0 2 0 65150ln20???1212lnmttttt? ? ?????90 80 84 .790ln80???1212lnmttttt? ? ????? (3) 錯(cuò)流或折流時(shí)的平均溫度差 P232 Δ tm=?Δ t 管程 :管內(nèi)的流程 ,管程流體 。 冷流體的溫升熱流體的溫降????1221ttTTR流體的最初溫差冷流體的溫升????1112tTttP 總傳熱速率方程的應(yīng)用 1 傳熱面積的計(jì)算（設(shè)計(jì)型問題） 1）總傳熱系數(shù) K為常數(shù) mtKQS??2）總傳熱系數(shù) K為變數(shù) P235(下 ) 2 實(shí)驗(yàn)測定總傳熱系數(shù) K P236 例 49 3 換熱器的操作型計(jì)算 對(duì)現(xiàn)有的換熱器，判斷其對(duì)指定傳熱任務(wù)是否適用，或預(yù)測生產(chǎn)中某些參數(shù)變化對(duì)傳熱的影響。 采用傳熱效率和傳熱單元數(shù)法， 求出口溫度時(shí)，可避免試差。 問題：冷、熱流體，哪種溫差最大？ 熱容量流率 (WCp)小的流體，先達(dá)到傳熱平衡。 α 相變 ＞＞ α 無相變 有相變傳熱 ： 蒸汽冷凝、液體沸騰 無相變傳熱： 強(qiáng)制對(duì)流、自然對(duì)流 一般的，有相變的傳熱膜系數(shù)較大。還要考慮流體內(nèi)部溫度分布不均勻，產(chǎn)生密度差，從而產(chǎn)生自然對(duì)流。 代價(jià) ： 湍動(dòng) ↑ ，動(dòng)力消耗 ↑ 。 自然對(duì)流 ， 由流體密度差造成的循環(huán)過程 , 一般流速較小， α 也較小。 t2＞ t1，所以 ρ2＜ ρ1。 單位體積流體由于密度不同所產(chǎn)生的浮升力為 (6) 傳熱表面的形狀、位置及大小 管、板、管束、管徑、管長、管子排列方式、垂直放置或水平放置 ? ? ? ? 2212221 tgggt? ? ??????? ? ???? ??? ? ? 對(duì)流傳熱過程的量綱分析 α =f(u， L， μ ， λ ， ρ ， Cp， β gΔ t) 轉(zhuǎn)化成無因次形式