4热量传递.ppt

T 时刻通过对流换热，颗粒的加热量 Q1=hA（Tf - T） * 第四章 热量传递 影响因素： ①.物性特征： ρ 、k、 CP 、μ等。 （物性是温度的函数，特性温度） ②.几何特征：尺度、形状、方位等。 ③.动力学特征：流动状态（层流、湍流）等。 4.1 传热机理 热传导，热对流，热辐射。 例4-1 热水瓶保温 例4-2 芯片散热 增大传热面积 提高传热系数 减小接触热阻 傅立叶定律 4.1.1 热传导 qx : 导热通量 [J/m2·s] k : 热导率 [W/m·K] : 温度梯度 [K/m] 负号表明热量由高温传向低温。 其规律符合牛顿冷却定律： 式中：h 对流传热系数 [W/m2·K]，通常由实验测定。 湍流 层流、强制对流 自然对流、相变 无相变 Q = q A =hA（TW - Tf） 流体相对于固体作宏观运动时，引起微团尺度上的热量传递。 4.1.2 热对流 4.1.3 热辐射 ε: 黑度，由实验测得，其值为0~1 C0: 黑体辐射系数，其值为5.67 [W/m2·K4] T: 绝对温度 [K] 防热辐射套装 4.2 管内层流换热 工业上常见的圆管加热方式有两种： ①. 恒壁温（夹套蒸气加热）TW=常数 ②. 恒热流（电加热）qW=常数 截面平均温度Tb 随 z的变化如下图： 截面的温度分布T 决定换热效果 在 dz 段上壁面处的导热速率应等于流体和壁面之间的对流换热速率。 壁面处导热速率： 对流换热速率：Q=h?2πRdz(TW-Tb) 问题探讨 圆管层流换热 细管好,还是粗管好? 对圆管层流换热 恒 TW：Nu=3.66 恒 qW：Nu=4.36 定义努塞尔数 管壳式换热器 板式换热器 4.3 间壁式换热器 工程上：Q = KAΔT 式中：K 称传热系数 强化传热途径：①增大 A，②提高ΔT，③强化 K。 例4-3 环氧树脂的加热 静态混合器 盘管加热器 课后思考 1.制皂生产中需通过加热减压蒸发将皂基中的多余水份除去。生产过程中，发现减压蒸发器出口皂基含水率升高。检查换热器，蒸汽温度不变，皂基流量和进口温度不变，只是出口温度降低。技术员怀疑是管内的传热系数变化所致。你认为呢？ 4.4 绕流传热 4.4.1 传热边界层 类似流动边界层，以T-TW=99%（T0-TW）为界线。 问题探讨 芯片冷却速率 热边界层厚度 湍流 层流 课后思考 2.用传热边界层分析圆管热进口段特点。并与流动进口段对比。 3. 图示圆管局部传热系数随z变化关系，讨论其规律。 4.4.2 绕圆柱传热 ①．层流边界层发展，δT ↑， hθ ↓；至约81°处，边界层分离， hθ ↑；原因是旋涡冲刷表面。 ②．先是层流边界层发展, δT ↑, hθ ↓；层流→湍流， hθ ↑↑,而后湍流边界层发展,δT ↑, hθ ↓；至约130°处，湍流边界层分离，又促使hθ ↑。 hθ 随θ的变化 毕奥数 Bi 0.1 反应器中的球形催化剂颗粒体积V，表面积A，初始温度T0，通入温度为Tf 的热气流，颗粒温度将随时间升高。 简化：忽略颗粒内部导热热阻，集总参数法。 4.4.3 小球传热 （1） 传热原理 颗粒的热量变化率 能量守恒 Q1= Q2 温度随时间变化关系 （2） 远程实验 ① 控制界面35 * * *