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第六章 传热(heat transfer) ;二、热交换的基本方式和传热速率
1.传热的基本方式 (传导、对流、辐射)
2.热交换的方式
直接接触式、间壁式、蓄热式
; 3 .间壁式换热器中的传热过程
壁面
热流体 冷流体
Q
;工业生产中常用的两类间壁式换热器
板式换热器;管式换热器;4.传热速率(heat transfer rate)
传热速率(热流量)Q,单位:J/s (W)
热流密度(热通量)q,单位:J/sm2
q = dQ /dA;本章主要内容:
1、通过固体壁面的热传导
2、对流给热
3、间壁式传热计算*
4、热交换器;4—2???热传导(conduction) ;3、付立叶定律(Fouriers law)
据大量实验结果有 q ∝ grad t
对于一维稳态热传导有 q ∝ d t/d x
引入比例系数有
q =-λd t/d x 或 Q =-λAd t/d x
式中 A—传热面面积,m2;
λ—导热系数,W/m K( W/m ℃ )。; (1)固体的导热系数
λ金属 = 420——3 W/(m℃) (或 W/mK )
λ非金属 = 10——0.01 W/(m℃)(常温常压下)
建筑材料 0.1 ——10 W/(m℃)
绝热材料 0.01 —— 0.1 W/(m℃)
; (B)t↑ λ金属↓,λ非金属↑;
纯度↓ λ金属及λ非金属↓
(C)绝热材料的λ通常 0.2 W/m℃
(D)热传导过程物质的导热系数通常按平均值计算
;二、定态热传导 ;2、通过多层平壁的定态热传导
① Q的计算(三层平壁) δ1 δ2 δ3
根据Q=Q1= Q2 = Q3 有: Q
t1 –t2 t2 –t3 t3 –t4
———— = ———— = ————
δ1/λ1A δ2/λ2A δ3/λ3A t1 t2 t3 t4
根据加比定律有:
t1 –t4
Q = —————————————
δ1/λ1A +δ2/λ2A +δ3/λ3A
同理可得,通过n层平壁的方程式为
t1 –t n
Q = —————
Σδi/λi A; ② 多层平壁内的温度分布(t—x关系)
当λ1、λ2、λ3按常量计算时,每一层中t—x呈线性关系,且热阻大的壁层,分配于该层的温度差亦大。
?
3、通过单层圆筒壁的定态热传导
①与平壁的区别:圆筒壁的传热面积不是常量,随半径而变,同时温度也随半径方向变化。
②导热速率
设:r1 圆筒内径, r2圆筒外径,
壁厚δ=r1-r2 , L 圆筒长度 Q
t1内壁温度, t2外壁温度,
且t1t2,
传热速率方向垂直于流体流动方向。
此时,付立叶定律可写成
Q =-λAd t/d r=-λ2πr L d t/d r
;; 4、通过多层圆筒壁的定态热传导
与多层平壁相似,对于n层圆筒壁,有
?
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