2.1传热学补充.ppt

多层平板 3 、传热过程的计算 （a） （b） （c） 针对稳态的传热过程，即 Q=const 如图 1- 3 ，其传热环节有三种情况，则其热流量的表达式如下： 将式（a）、（b）、（c）改写成温差的形式： （d） （e） （f） 三式相加，整理可得: 也可以表示成: 式中， 称为传热系数，单位为 。 （1-10） （1-11） 二、传热系数 1 、概念 是指用来表征传热过程强烈程度的指标。数值上等于冷热流体间温差 ℃， 传热面积 时热流量的值。 K 值越大，则传热过程越强，反之，则弱。其大小受较多的因素的影响： ①参与传热过程的两种流体的种类； ②传热过程是否有相变 说明：若流体与壁面间有辐射换热现象，上述计算未考虑之。要计算辐射换热，则：表面传热系数应取复合换热表面传热系数，包含由辐射换热折算出来的表面传热系数在内。 传热系数的表达式为: （1-12） 传热系数的表达式揭示了传热系数的构成，即它等于组成传热过程诸环节的 、 及 之和的倒数。如果对式（1-12）取倒数，还可理解得更深刻些。此时 或 （1-13） （1-14） 此式与欧姆定律 比较， 具有电阻之功能。 由此可见：传热过程热阻是由各构成环节的热阻组成。 串联热阻叠加原则：在一个串联的热量传递过程中，如果通过各个环节的热流量都相等，则串联热量传递过程的总热阻等于各串联环节热阻之和。 本章小结： (1) 导热 Fourier 定律：(2) 对流换热 Newton 冷却公式：(3) 热辐射 Stenfan-Boltzmann 定律： (4) 传热过程 传热学 §1-0 概 述 一、基本概念 1 、传热学 ????传热学是研究热量传递规律的学科。 ???1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分； ???2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。 2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类： （ 1 ）稳态传热过程； （ 2 ）非稳态传热过程。 1 ）稳态传热过程（定常过程） 凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。 ??2 ）非稳态传热过程（非定常过程） ?????? 凡是物体中各点温度随时间的变化而变化的热传递过程均称非稳态传热过程。 ???? 各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停机、工况改变时的传热过程则属 非稳态传热过程。 §1-2 热量传递的三种基本方式 一、导热（热传导） 1 、概念 定义：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称导热。 如：固体与固体之间及固体内部的热量传递。 2 、导热的基本规律 1 ）傅立叶定律 （ 1822 年，法国物理学家） 如图 1-1 所示的两个表面分别维持均匀恒定温度的平板，是个一维导热问题。对于x方向上任意一个厚度为的微元层来说，根据傅里叶定律，单位时间内通过该层的导热热量与当地的温度变化率及平板面积A成正比，即 式中 是比例系数，称为热导率，又称导热系数，负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。 （1-1） 2 ）热流量 单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为 ，单位 w。 3 ）热流密度（面积热流量） 单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度，记为 q ，单位 w/ ㎡。 当物体的温度仅在 x 方向放生变化时，按傅立叶定律，热流密度的表达式为: ? 说明：傅立叶定律又称导热基本定律，式（ 1-1 ）、（ 1-2 ）是一维稳态导热时傅立叶定律的数学表达式。 （1-2） 导热系数 λ 表征材料导热性能优劣的参数，是一种物性参数，单位： w/mk 。 ?不同材料的导热系数值不同，即使同一种材料导热系数值与温度等因素有关。金属材料最高，良导电体，也是良导热体，液体次之，气体最小。 二、对流 1 、基本概念 1) 对流：是指由于流体的宏观运动，从而使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。 对流仅发生在流体中，对流的同时必伴随有导热现象。 2 、对流换热的分类 1）根据对流换热时是否发生相变分：有相变的对流换热和无相变的对流换热。 2）根据引起流动的原因分：自然对流和强制对流。 2) 对流换热：流体流过一个物体表面时的热量传递过程，