二节热传导化工原理上.pptxVIP

1第二节热传导5-3傅立叶定律5-4导热系数5-5通过平壁的稳定热传导5-6通过圆筒壁的稳定热传导

2(一)有关热传导的基本概念式中 t──某点的温度，℃；x,y,z──某点的坐标；?──时间。温度场：物体或空间各点的温度在任一瞬间的分布。一温度场和等温面5-3傅立叶定律

3不稳定温度场稳定温度场等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。不同温度的等温面不相交。t1t2t1t2等温面Q

4二温度梯度t+?tt-?ttnQdA温度梯度是一个点的概念。温度梯度是一个向量。方向垂直于该点所在等温面，以温度增加的方向为正一维稳定热传导

5三傅立叶定律式中dQ──热传导速率，W或J/s；dA──导热面积，m2；?t/?n──温度梯度，℃/m或K/m；?──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。

6负号表示传热方向与温度梯度方向相反?表征材料导热性能的物性参数?越大，导热性能越好用热通量来表示对一维稳态热传导

7(2)?是分子微观运动的宏观表现。5-4导热系数(1)?在数值上等于单位温度梯度下的热通量。?=f(结构,组成,密度,温度,压力）(3)各种物质的导热系数?金属固体?非金属固体?液体?气体

8在一定温度范围内：式中 ?0,?──0℃,t℃时的导热系数，W/(m·K)；a──温度系数。对大多数金属材料a0，t???对大多数非金属材料a0，t???1)固体金属：?纯金属?合金非金属：同样温度下，?越大，?越大。

92)液体金属液体?较高，非金属液体?低，水的?最大。t???（除水和甘油）3)气体一般来说，纯液体的大于溶液t???气体不利用导热，但可用来保温或隔热。

105-5通过平壁的稳定热传导一、通过单层平壁的稳定热传导假设：(1)A大，b小；(2)材料均匀；(3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。t1t2btxdxQxQx+dx

11取dx的薄层，作热量衡算：对于稳定温度场傅立叶定律：边界条件为：

12得：设?不随t而变式中 Q──热流量或传热速率，W或J/s；A──平壁的面积，m2；b──平壁的厚度，m；?──平壁的导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)；t1,t2──平壁两侧的温度，℃。

13讨论：2．分析平壁内的温度分布上限由1．可表示为推动力：热阻：为

14?不随t变化，t～x成呈线形关系。3．当?随t变化时若?随t变化关系为：则t～x呈抛物线关系。如：?1～t1，?2～t2

15二、通过多层平壁的稳定热传导假设：(1)A大，b小；(2)材料均匀；(3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。(4)各层接触良好，接触面两侧温度相同。t1t2b1txb2b3t2t4t3

16推广至n层：

17三、各层的温差思考：厚度相同的三层平壁传热，温度分布如图所示，哪一层热阻最大，说明各层?的大小排列。t1t2t3t4?3?1?2

185-6通过圆筒壁的稳定热传导一、通过单层圆筒壁的稳定热传导假定：(1)稳定温度场；(2)一维温度场。

19取dr同心薄层圆筒，其传热面积可视为常量对于稳定温度场傅立叶定律作热量衡算：

20边界条件得：设?不随t而变式中 Q──热流量或传热速率，W或J/s；?──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)；t1,t2──圆筒壁两侧的温度，℃；r1,r2──圆筒壁内外半径，m。

21讨论：1．上式可以写为对数平均面积

222．3．圆筒壁内的温度分布上限从改为t～r成对数曲线变化(假设?不随t变化)

234．平壁：各处的Q和q均相等；圆筒壁：不同半径r处Q相等，但q却不等。二、通过多层圆筒壁的稳定热传导

24对于n层圆筒壁：式中q1,q2,q3分别为半径r1,r2,r3处的热通量。

25例题1内径为15mm，外径为19mm的钢管，其?1为20W/m℃，其外包扎一层厚度为30mm，?2为0.2W/m℃的保温材料，若钢管内表面温度为580℃,保温层外表面温度为80℃,试求: