热传导(通用版)课件.ppt

1、第三章热传递的基本原理热传递的基本原理摘要摘要l传热学是研究热能传递规律的学科。温差的存在，必然会引起热量从高温物体向低温物体进行传递。l火电厂的生产过程和传热过程联系密切。l热量传递的基本方式有导热、对流换热和辐射换热。一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。热量传递的基本方式热量传递的基本方式导热导热对流换热对流换热辐射换热辐射换热一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。一般情况下传热过程均是这几种方式的综合结果。n什么是导热？什么是导热？ 当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温处传到低温处的过程称为导热或热传导。处

2、传到低温处的过程称为导热或热传导。n什么是对流换热？什么是对流换热？ 流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称为对流换热。为对流换热。n什么是辐射换热？什么是辐射换热？ 物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式交换热量的过程称辐射换热。交换热量的过程称辐射换热。第一节 导热n概念 当物体内部或相互接触的物体间存在当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量

3、从高温处传到低温处的过温度差时，热量从高温处传到低温处的过程称为导热或热传导。程称为导热或热传导。第一节 导热n气体的导热：通过其处于杂乱无章运动中的分子间的气体的导热：通过其处于杂乱无章运动中的分子间的碰撞，进行能量的交换而实现导热。碰撞，进行能量的交换而实现导热。n固体的导热：主要是通过材料晶格的热振动波以及自固体的导热：主要是通过材料晶格的热振动波以及自由电子的迁移来实现的。由电子的迁移来实现的。n液体的导热：在液体介电质中，热量的转移是依靠弹液体的导热：在液体介电质中，热量的转移是依靠弹性波的作用。性波的作用。 在金属内部则依靠自由电子的运动，而对于非金在金属内部则依靠自由电子的运动，

4、而对于非金属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。属则主要通过晶格的热振动波进行热量的传递。第一节 导热n温度场（Temperature field） 某时刻空间所有各点温度分布的总称 温度场是时间和空间的函数，即： ),(zyxft n如果物体内各点的温度在温度不随时间而变，称为稳态温度场。n若物体内的温度分布随时间变化，则为非稳态温度场。第一节 导热第一节 导热n在有温差存在的物体内，若将其温度相同的点连接起来，则会形成一个等温面。等温面可以是曲线、平面或封闭的圆环面。等温面上各点的温度均相等，只有穿过等温面时才会有温度改变。将等温面法线方向上的温度变n化率称为温度梯度，用 表示。xtd

5、d第一节 导热n傅立叶定律及热导率 傅立叶定律以微分形式给出了导热体内热流量与温度梯度的关系，即： 式中 q单位时间内通过导热体单位面积上的热量。 比例系数，又称为热导率。 热导率的大小反映了物体导热能力热导率的大小反映了物体导热能力的大小，它的大小取决于物质的种类和的大小，它的大小取决于物质的种类和温度。温度。xtddq大平壁导热n导过平壁的热流量：W 212121RttSttttSdxdtSQwwwwwwWCAAR )(时导热热阻导热面积为2212121mW rttttttAQqwwwwwwWCm 2 单位面积上导热热阻r大平壁导热n多层平壁aSttttaSQfwfw1)( 3322114

6、1SSSttQww 33221141wwttSQqQ=温差除以热阻之和温差除以热阻之和第一节 导热n导热量 热阻热流量 在导热分析计算中，热阻的概念是很重要的。掌握了不同物体的导热热阻，也就能计算这些物体的热流量。RtQ第二节 对流换热n概念 当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称为对流换热。第二节 对流换热 对流换热时，流体内部各部分流体之间存在热对流，并同时伴随有热传导，这是因为微观粒子的热运动总是存在的；在靠近固体壁面处，因流体的黏性力作用，紧贴壁面薄层流体的流速为零，该薄

7、层流体与壁面之间只能通过导热方式进行热量交换。第二节 对流换热n分类 强制对流换热 自然对流换热 与固体表面相接触流体的流动，如果是在风机或泵等所提供的外力推动下形成的，称为强制对流换热； 如果是由于流体内部各部分之间密度不同所引起的，称自然对流换热。 第二节 对流换热 单相介质对流换热 相变对流换热 被壁面加热或冷却的流体未发生相变，称为单相介质的对流换热；否则称为有相变的对流换热，如蒸汽凝结或液体沸腾等。第二节 对流换热第二节 对流换热n1.流动的起因 n2.流体的流态 自然强制hhwdwdRe当当Re10000时为旺盛紊流时为旺盛紊流 ；2320Re10000时则为流时则为流态不态不 确

8、定的过渡阶段。确定的过渡阶段。 层流紊流hh对流换热的主要影响因素第二节 对流换热 )( 间导热热阻小流体内部和流体与壁面 hn3.流体的物理性质 )( 多能量单位体积流体能携带更、 hc)( 热对流有碍流体流动、不利于 h第二节 对流换热n几何因素的影响 壁面几何形状、大小，流体与固体热接触的相对位置等对对流换热的影响。n流体有无相变 单相相变hh第二节 对流换热n对流换热量的计算 牛顿冷却公式：aSttttaSQfwfw1)(第二节 对流换热n对流换热量按牛顿冷却定律计算，但式中的表面传热系数难以确定，要考虑到诸多因素影响。表面传热系数的计算步骤是，首先选择试验关联式；确定Nu准则；根据N

9、u定义式，求解表面传热系数。第二节 对流换热n流体有相变时的对流换热 1、沸腾换热：指工质通过气泡运动带走热量，并使其冷却的一种传热方式 大容器饱和沸腾曲线 通过对水在一个大气压（1.013105Pa）下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观察，可以画出下图所示的曲线，称为饱和沸腾曲线。曲线的横坐标为加热面的过热度；纵坐标为热流密度。第二节 对流换热stttw第二节 对流换热n2、 凝结换热 当蒸汽与低于其相应压力下的饱和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固体壁称凝结换热过程。 分为膜状凝结、珠状凝结 液膜的导热热阻成为膜状凝结换热的主要阻力 不凝结气体附加热阻（凝汽

10、器设有抽气系统） 排除凝结液、减小液膜厚度强化膜状凝结换热第三节 辐射换热n概念 辐射是指物体通过发射电磁波向外传递能量的现象。一般，若电磁波的波长在0.11000 m之间，则称为热辐射。 物体在向外发射热辐射的同时，又要接收周围物体投射到它表面上的热辐射能，并将其转变为热能而吸收。通过热辐射方式交换热量的过程称辐射换热。第三节 辐射换热n特点特点 辐射换热与导热、对流换热的主要不同点就是换热是物体（或物质）之间不接触。第三节 辐射换热 现在研究外界热辐射的能量投射到某一物体表面的情况。edraEEEE单位时间内射到物体单位面积上的总能量，称为投射辐射Ee。其中一部分被吸收，称为吸收辐射Ea；

11、一部分被物体反射出去，称为反射辐射Er；其余部分则穿透过物体，称为透射辐射Ed。按能量守恒定律得：aErEdEeEn第三节 辐射换热以总能量Ee通除全式，并分别由A、R、D表示各项比值，则得 A+R+D=1A:物体的吸收率;R:物体的反射率;D:物体的投射率; 第三节 辐射换热R=1的物体称为白体；D =1的物体称为透热体；A=1表明落到物体表面上的辐射能被物体全部吸收，这种物体称为黑体；黑体不仅吸收能力最大，且与同温度的物体相比，其辐射能力也最大。第三节 辐射换热n热辐射的基本定律热辐射的基本定律1.斯尔潘-波尔兹曼定律:黑体的辐射力与热力学温度的四次方成正比。（解决了黑体辐射力的计算。）

12、.基尔霍夫定律:在热平衡的条件下实际物体的吸收率在数值上等于该物体的黑度。（解决了实际物体吸收率的计算）第四节 传热过程与换热器n换热器换热器 1、类型。 换热器是实现冷热流体热量交换的设备。 按其工作原理，火电厂中的换热器一般可分为混合式、表面式和再生式三类。第四节 传热过程与换热器第四节 传热过程与换热器第四节 传热过程与换热器n2、换热器内冷热流体的相对流向 流体在换热器内的相对流向（a）顺流；（b）逆流；（c）平行混合流；（d）一次交叉流；（e）顺流交叉流；（f）逆流交叉流；（g）、（h）混合流交叉流第四节 传热过程与换热器2、换热器内冷热流体的相对流向 流体在换热器内的沿程温度变化（a）逆流 （b）顺流第四节 传热过程与换热器3、传热的强化和削弱、传热的强化和削弱1）强化传热 强化传热即为根据传热学的基本原理设法增强传热过程的传热效果，其目的在于使一定的换热设备获得较大的传热量，或在一定的传热量要求下使所需的传热面积最小，设备成本最低第四节 传热过程与换热器2）削弱传热 削弱传热一般用于减少热力设备及热力管道对环境的散热，且通过敷设隔热层的办法来实现 石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品，是电厂中广泛采用的隔热保温材料 谢谢观看此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！