传热原理冶金炉热工基础.pptx

第三章 传热原理; 传热，它是极为普遍而又重要的物理现象。冶金生产过程无论是否伴随化学反应或物态转变，热量传输往往对该过程起限制作用。 ;;(1) 传导传热（导热） ;;（3）辐射传热（辐射） ;3.1 稳定态导热;3.1.1 导热的基本方程式（傅立叶方程式）;3.1.2 导热系数? ;1、单层平壁的稳定态导热;2、多层平壁的稳定态导热;按和比定律得： ;当Q求出后，可求出中间温度t2:;注意：（1）在推导多层平壁公式时，曾假定各层紧密接触，而接触的两表面温度相同。实际中往往由于表面不平滑两相邻面很难紧密贴在一起，而且由于空气薄膜的存在，将使多层热阻增加。这种附加热阻称为“接触热阻”，其数值与空隙大小，充填物种类及温度高低都有关系。 （2）当应用公式时，须要确定各层的平均导热系数。因而要知道各接触面的温度。但实际中往往难于测定这些温度。;3.l.4 圆筒壁的稳定态导热 ;根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为： ;2、多层圆筒壁的导热;通过各层的热量：;即有： ;得热流Q的计算式： ;求得各层的接触面温度 ;为了简化计算，常把圆筒壁当作平壁计算。;3.2 对流给热;2、几个名词;3、对流给热的分析;4、对流给热的分类;3.2.2 无相变时的对流给热公式（牛顿公式）;把对流给热量写成欧姆定律的形式： ;3.2.3 对流给热系数的确定及相似理论在对流给热中的应用;2、相似准数的物理意义;D、奴歇尔准数Nu 为了表明流体因扰动与混合作用的换热量（即纯对流）到底发展的程度如何，就必须从纯对流与导热两者同时作用并从它们的相互关系中去考虑整个对流给热过程才能真实说明问题的实质。也就是应当从与相对比例中去加以考虑才能得出正确结论 E、普朗将准数Pr 不同的流体本身有着自己的物理特征，Pr数是反映流体本身物理特性的准数，它的定义式为：;3、准数方程（相似第二定理）;按照π定理，把各相似准数列成相应的函数式，即 :;4、准数方程的确定;第三定理的实际意义： ;3.2.3 对流给热系数的若干实验公式;令 ;b、流体横向流过单管时的对流给热; C和n的数值依Re的大小而定(见表3—10)，m=0.4。 只有当流体流动的方向与管子轴心线之间的夹角φ= 90°时，上式才正确。;C、流体横向流过管束时的对流给热;（1）错排管束;（2）顺排管束;结论：;D、 气体在蓄热室砖格子内的给热系数;2、自然对流 ;B、固体表面向无限空间的自然对流;3.3 辐射传热;3、物体辐射传热的三种情况：;即 : A+R+D＝1;3.3.2 辐射的基本定律; (1)当λ=0时，E0λ＝0；随着λ的增加，E0λ也跟着增大；当λ增大到某一数值时，E0λ为最大值；然后又随着λ的增加而减少，至λ=∞时，又重新降至零。 对应于这一最大值的波长λmax与温度T的关系，可由维恩定律确定: λmax×T=2.9×10-3 (2)当温度低于850K时，E0λ较小，但随着温度的升高而迅速增长，故温度高的物体，其辐射强度也大。 如果实验所得到的辐射光谱是连续的，而且曲线Eλ＝f(λ)又和同温度下绝对黑体的相当曲线相似，即在所有波长下，符合这一条件的物体称为灰体。;2、斯蒂芬－波尔茨曼定律;B、灰体的辐射能力： ;3、克希荷夫定律; 结论：平衡辐射时，任何物体的黑度等于其同温度下的吸收率。 从上述结论还可推出如下概念： (1)物体的辐射能力(ε)与其吸收能力(A)是一致的，能辐射的波，也能被该物体吸收。 (2)反射能力大的物体,因其吸收能力（A）小，故辐射能力(ε)必定小。 (3)绝对黑体的吸收率等于1，为最大。 故同一温度下绝对黑体的辐射能力也最大，因为它的ε＝l 或者说，任何实际物体的辐射系数（C）都将小于5.67W/m2K4。;3.3.3 两物体间的辐射热交换 ; 基本定理： （1）任何平面和凸面自身辐射出去的射线，不能落入自身。故对自身的角度系数为零。即φ11=0。 （2）在一个封闭体系内，任一表面辐射出去的射线，将全部分配在体系内各个表面上。故φ11＋φ12＋φ13＋… +φ1n＝1。 开口也可看作是封闭体系的一个表面，射线通过开口向体系外部投射出去。 （3）对任意两个表面而言：F1φ12＝F2φ21，此关系称为互变定理。 ;互变定理的推导： 由于角度系数与表面的黑度和温度无关，可以设想两个任意放置的黑体表面F