第一、二节传热.ppt

四、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； 取dr同心薄层圆筒，作热量衡算： 由傅立叶定律 ： 第五章 传 热 第一节 概述 传热：即热量的传递 在科学技术、工业生产以及日常生活中都涉及许多的传热过程。 一、传热在化工生产上的应用 传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程 石化产业:传热设备重量占总设备重量的30-40%； （1）强化传热过程: 1.传热的三类应用实例 2.传热在化工生产中的重要性: （3）热能回收和合理利用: （2）削弱传热过程: 传热过程是普遍存在的 流体的升温或冷却,产品的分离(蒸发，蒸馏)和干燥等。 管道，设备的保温或保冷。 废热回收，热能的合理利用 传热设备投资占总设备投资的10-20% 当无外加功时，系统中热量总是自发地从温度较高的物体(部分)传递到温度较低的物体（部分） 二、传热的三种基本方式 1. 热力学第二定律 注意：有外加功时，可以相反，如制冷机的工作原理. 热传递产生的原因：物体内部或物体之间存在温度差; 问题：传热发生的原因或条件是什么? 本章主要讨论的自发过程。 ——即温差的存在是实现传热的前提条件或者说是推动力 ① 气体：分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。 ② 固体：导电体：自由电子在晶格间的运动； 非导电体：通过晶格结构的振动来实现的。 ③ 液体 机理复杂。 导热的微观机理，尚不十分清楚，本章只从宏观上进行研究 2.传热的三种基本方式——根据传热的机理不同 （1）热传导 热量从物体内高温处传递到低温处或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导，又称导热。 特点：没有物质的宏观位移，仅是静止物体内的一种传热方式 传热机理： （2）对流 流体中温度不同的各部分质点因发生相对位移(流动)而产生的热量传递称为对流传热。 比如：工业生产中遇到的流体流过固体表面时，热能由流体传到固体表面，或者由固体壁面传入周围流体。 ①热对流只发生在流体中 特点: ②热对流的强弱与流体流动状况密切相关 热对流的形式： 自然对流传热 强制对流传热 ① 自然对流: 流体中各点温度不同引起流体密度差异,使轻者上浮， 重者下沉。 ② 强制对流: 流体因机械搅拌(泵,风机)等外加功加入引起的对流(质点强制运动) ——引起流动的原因不同，对流的规律不同 注意点: ② 化工生产中,强制对流的应用比自然对流更普遍和重要 ① 自然对流与强制对流常在流体中同时发生 物体因热而发出辐射能的过程称为热辐射。 辐射是一种以电磁波传播能量的现象。物体在放热时，热能变为辐射能，以电磁波的形式发射而在空间传播。当遇到另一物体时，则部分或全部被吸收，重新变为热能。 （3）热辐射 特点： ① 热辐射不需任何介质（可在真空内传递） ② 热辐射是热能与电磁能的互相转化和转移 ③ 理论上，只要物体温度T0K，均可产生辐射 实际上,只有当物体之间温差较大时,辐射传热现象才较突出。一般来说,当物体的温度超过500K（200-400℃)时，辐射热能才予以考虑。 小结： 导热 自然对流 传热 对流 强制对流 辐射 工程上的传热过程一般都是三种形式同时存在的。 第二节 热传导 一、傅立叶定律 （一）.温度场和等温面 只要有温度差存在,热量传递，产生热流。热流量的大小，取决于物体内部的温度分布。 1.温度场：物体中各质点温度t在时空中的分布，可用下式表示 1) t = f(x, y, z,θ) θ----时间 x, y, z----空间坐标 2).温度场分类 (1)稳定温度场:物体任一点的温度均 不随时间而变。 t = f(x,y,z) 稳态传热：在稳定温度场中的传 热过程。在传热系统中各点的温度分 布不随时间而改变，各点的热流量不 随时间而变，连续生产过程中的传热多为稳态传热。——研究重点。 (2)不稳定温度场: 物体各质点温度随时间变化的温度场。t = f(x,y,z,θ) 非稳态传热：在不稳定温度场中的传热过程。传热系统中各点的温度既随位置又随时间而变。 2.等温面: 具有相同温度的