计算热传导传热速率.pptx

模块二 传热04任务四 计算传热的过程速率 任务四 计算基本传热过程速率 04能力目标子任务1 计算热传导传热速率1.具有计算热传导传热速率的能力。学习要求与目标知识目标1.掌握热传导的传热机理。2.掌握计算热传导传热速率。素质目标1.培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；2.培养安全、环保、健康生产意识；3.培养严谨的工作态度及质量意识，具备工程管理能力；4.培养分析问题和解决问题的能力；5.创新能力培养等。 04任务四 计算基本传热过程速率子任务1 计算热传导传热速率 通过对换热基本方式的学习,掌握换热的机理与特点,掌握热传导、热对流、热辐射的传热过程速率的计算方法,并能根据生产的实际情况,提出强化传热的基本措施。子 04任务四 计算基本传热过程速率子任务1 计算热传导传热速率一、计算平壁导热速率1、计算单层平壁导热速率 如图所示为一个均匀固体物质组成的平壁，面积为A，壁厚为δ，壁面两侧的温度保持为t1和t2，对于此种稳定的一维平壁热传导，导热速率Q和传热面积A都为常量，若固体壁面两侧温度不同，热量就会从高温部位以热传导的形式传向低温部位。通过平壁的导热速率,可由傅里叶定律求取,即： 04任务四 计算基本传热过程速率子任务1 计算热传导传热速率 若材料的热导率取平均值，则积分上式可得在平壁整个厚度内的导热速率： 式中： ——导热热阻， ? 04任务四 计算基本传热过程速率子任务1 计算热传导传热速率 在平壁导热过程中，厚度 不同，则导热能力也不同；厚度相同，若材料不同，则热导率 不同，导热能力也不相同。平壁热导率越小、平壁越厚，则导热热阻越大。 04任务四 计算基本传热过程速率子任务1 计算热传导传热速率热导率： 表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一。物体的热导率与材料的组成、结构、温度、湿度、压强及聚集状态等许多因素有关。 04任务四 计算基本传热过程速率（1） 固体的热导率固体热导率的大致范围物质种类纯金属金属合金液态金属非金属固体非金属液体绝热材料气体热导率/W·m-1·℃-1100～140050～50030～3000.05～500.5～50.05～10.005～0.5 由上表可以看出，金属材料的热导率较大，常作为热导体。非金属固体的热导率较小，常作为保温材料。 04任务四 计算基本传热过程速率（1） 固体的热导率 固体材料的热导率与温度有关，对于大多数均质固体，其λ值与温度大致成线性关系： λ——固体在 t ℃时的热导率，W/（m·℃）； λ0——物质在0℃时的热导率，W/（m·℃）；——温度系数，℃-1；对大多数金属材料 为负值，而对大多数非金属材料 为正值。任务四 计算基本传热过程速率 04任务四 计算基本传热过程速率 04（2）液体的热导率 液态金属的热导率比一般液体高，而且大多数液态金属的热导率随温度的升高而减小。在非金属液体中，水的热导率最大。除水和甘油外，绝大多数液体的热导率随温度的升高而略有减小。任务四 计算基本传热过程速率 04（3）气体的热导率 气体的热导率随温度升高而增大。在相当大的压强范围内，气体的热导率与压强几乎无关。由于气体的热导率太小，因而不利于导热，但有利于保温与绝热。工业上所用的保温材料，例如玻璃棉等，就是因为其空隙中有气体，所以热导率小，适用于保温隔热。任务四 计算基本传热过程速率 042、计算多层平壁导热速率（1）计算多层平壁导热速率在稳定传热过程中，每一层平面的传热速率均相等，由于平壁热流方向上的传热面积不变，则每层热流密度不变。任务四 计算基本传热过程速率 04 对于稳态导热过程，由于每一层的导热速率都相等，则即： ? 由此看出：说明在多层平壁的定态热传导过程中，哪层热阻大，哪层温差就就大。任务四 计算基本传热过程速率 04 对多层平面的平壁来说，其传热速率的计算式也可表示为：?其中： ——间壁内外的温度差，在数值上等于各层内温度差值之和。 ——各层导热热阻之和。任务四 计算基本传热过程速率 04 某燃烧炉由三层固体材料砌成。炉子最内层材料为耐火砖，其厚度225mm，热导率为1.4w/( m·℃.)；中间层为保温砖，其厚度115mm，热导率为0.15w/( m·℃)；最外层为普通砖，其厚度225mm，热导率为0.8w/( m·℃)现测得内壁温度为1000℃，外壁温度为60℃。试求：炉壁在单位面积上的导热速率。任务四 计算基本传热过程速率 04解：炉子内外壁温存在温度差，必定会以热传导的方式向环境散失热量。经过三层平壁的形成热传导，导热过程中界面温度稳定，各层导热量相同，按 计算导热速率。传热总推动力为:= 1000-60=940 ℃从内到外炉壁的总热阻为：?将各值带入，得炉壁单位面积上的导热速率为：?任务四 计算基本传热过程速率