1、教学目的：教学目的：重重 点：点：课课 型：型：第五章第五章 传热传热5.1 5.1 概述概述了解学习传热过程的意义，掌握传热的了解学习传热过程的意义，掌握传热的一些基本物理量。一些基本物理量。传热中的一些基本物理量传热中的一些基本物理量理论知识理论知识5.1 5.1 概述概述物体或者系统内部由于温度不同,使热量由一处转移到另一处的过程叫做热的传递，简称传热传热(heat transfer)。化学反应化学反应(放热放热)快点把热量取走吧,否则化学反应化学反应(吸热吸热)快点加点热量吧,否则单元操作单元操作 按一定速率输入或输出热量第五章第五章 传热传热传热的基本规律传热的基本规律可通过热力学第
2、二定律热力学第二定律描述:高温物体高温物体低温物体低温物体Q无外功 传热速率传热速率 温度差（传热过程的推动力）温度差（传热过程的推动力）根据传热机理的不同,热的传递有三种基本方式:传导(heat conduction)对流(heat convection)辐射(heat radiation)传热中的一些基本物理量和单位传热中的一些基本物理量和单位热量热量(heat quantity）：是能量的一种形式(J)。 传热速率传热速率(heat transfer rate, heat flux,Q):也称热流量,是指单位时间传递的热量,单位为W./JQ 热流密度热流密度(heat density,q
3、):也称为传热强度(面积热流量),是单位时间单位传热面积所传递的热量,是传热设备的性传热设备的性能标志之一能标志之一,单位为W.m-2。SQq/传热中的一些基本物理量和单位传热中的一些基本物理量和单位比定压热容比定压热容(specific heat at constant pressure, cp ):是指压力恒定时单位质量的物质温度升高1K时所需的热量,单位为 J.K-1.kg-1 或 J.K-1.mol-1。显热显热(sensible heat) = 物质质量比定压热容温度变化 = mcpt (无相变无相变) 潜热潜热(latent heat)：单位质量物质在发生相变时伴随的热量变化，包括
4、物质的气化热、凝结热、升华热、熔解热等。单位为 J.kg-1 。定态传热和非定态传热定态传热和非定态传热定态传热定态传热(steady heat transfer)：传热面各点的温度不不随 时间而改变。非定态传热非定态传热(non-steady heat transfer)：传热面各点温度 随时间而变化。均衡的连续操作均衡的连续操作间歇操作间歇操作),(zyxtt ),(zyxtt 5.2 5.2 传导传热传导传热教学目的：教学目的：重重 点：点：课课 型：型：掌握传导传热的机理，以及传导传热的掌握传导传热的机理，以及传导传热的基本方程及其应用。基本方程及其应用。传导传热的机理传导传热的机理难
5、难 点：点：传导传热的基本方程传导传热的基本方程新理论知识新理论知识 5.2 5.2 传导传热传导传热( (conduction heat transfer, heat conduction)conduction heat transfer, heat conduction)传导传热机理传导传热机理：不依靠物体内部各部分质点的宏观混合运动，而是借助于物体分子、原子、离子、自由电子等微观粒子的热运动产生的热量传递。想一想什么情况下热量的传递主要是传导传热什么情况下热量的传递主要是传导传热？固体固体静止静止流体流体传导传热基本方程传导传热基本方程傅里叶定律傅里叶定律(Fourier heat eq
6、uation)t1t2Qbt1t2SdxdtSdQdxdtSQdxdtSQ实验证明：对微元而言：dxdt随传热距离而引起的温度变化， 称为温度梯度。向量，以温度增 加为正。dxdt在定态定态条件下,传递的热量不随时间变化or傅里叶公式傅里叶公式导热系数导热系数(coefficient of heat conductivity) 称为导热系数或热导率导热系数或热导率，是物质导热能力导热能力的标志,是 物料的一种物理性质物理性质，其值因物料不同而有所不同， 单位为W.mW.m-1-1.K.K-1-1。通过实验测定通过实验测定固体固体: :金属 具有较大的导热系数,银和铜的最高, T非金属 T液体：
7、液体：T（水和甘油除外）气体：气体： Tp气体的值很小，对导热不利，但对却对保温有利。平面壁平面壁的定态热传导的定态热传导单层平面壁的热传导：单层平面壁的热传导：t1t2Qbt1t2S定态定态条件下，传热面的温度仅沿热量传递方向条件下，传热面的温度仅沿热量传递方向变化，将傅里叶公式积分变化，将傅里叶公式积分)(21ttbSQbtS SbtR传导传热的热阻，KW-1。btSQqRtdxdtSQ傅里叶傅里叶公式公式平面壁平面壁的定态热传导的定态热传导多层平面壁的热传导：多层平面壁的热传导：SQb1b2b3t1t2t3t4第一层：)(211111ttSbQ1111211bSQttt第二层：)(322
8、222ttSbQ3333433bSQttt2222322bSQttt第三层：平面壁 S1=S2=S3=S定态热传导 Q1= Q2= Q3= Q)(433333ttSbQ平面壁平面壁的定态热传导的定态热传导)(33221141bbbSQtttorRtSbtQ)(bbbbtttt:332211321各层的温度各层的温度降与各层的降与各层的热阻成正比热阻成正比根据以上关系也可以求得两层壁交界处的温度或任何一点的温度.圆筒壁圆筒壁的传导传热的传导传热单层圆筒壁的传导传热单层圆筒壁的传导传热:L LQt1t2r1r2r傅里叶定律积分:21212ttrrdtQLrdr得:12211221ln1)(2ln1
9、)(2ddttLrrttLQ b = r2r1)ln()(1212rrrrrm对数平均值：mrbtLrrrrbtLQ2ln21212dxdtSQdrdtrLQ2圆筒壁圆筒壁的传导传热的传导传热多层圆筒壁的传导传热：多层圆筒壁的传导传热：nnnnnnddtLrrtLrrrrrrttLQ113432321214112ln12ln1ln1ln1)(2r1r2r3r4t1t2t3t4RtSbtQ)(12211221ln1)(2ln1)(2ddttLrrttLQmrbtLrrrrbtLQ2ln21212多层平面壁的热传导：多层平面壁的热传导：单层圆筒壁的传导传热：单层圆筒壁的传导传热：多层圆筒壁的传导传
10、热：多层圆筒壁的传导传热：nnnddtLQ1ln12总总 结结例例 题题5-1 若炉灶的炉壁顺序地由厚若炉灶的炉壁顺序地由厚24cm耐火砖耐火砖( =0.90 W.m-1. K-1)、12cm绝热砖绝热砖( =0.20 W.m-1.K-1)和和24cm建筑砖建筑砖( = 0.63W.m-1.K-1)砌成砌成,传热稳定后传热稳定后,耐火砖的内壁面温度为耐火砖的内壁面温度为940,建筑砖的外壁面温度为建筑砖的外壁面温度为50 .试求每秒钟每平方米试求每秒钟每平方米壁面因传导传热所散失的热量壁面因传导传热所散失的热量,并求各砖层交界面的温度并求各砖层交界面的温度.t1t2t3t4解解:多层平面壁热传
11、导公式多层平面壁热传导公式:btq)(SbtQ90.024.09402111tbtq940322!热阻越大温度降越大热阻越大温度降越大耐火砖绝热砖建筑砖50750例例 题题5-2 38mm2.5mm的水蒸气管的水蒸气管( =50 W.m-1.K-1)包有隔包有隔热层热层,第一层是第一层是40mm厚的矿渣棉厚的矿渣棉( =0.07 W.m-1.K-1),第二层第二层是是20mm厚的石棉厚的石棉( =0.15 W.m-1.K-1).若管内壁温度为若管内壁温度为140,石棉泥外壁温度为石棉泥外壁温度为30.求每米管长的热损失速率求每米管长的热损失速率.若以同量的石棉作内层若以同量的石棉作内层,矿渣棉
12、作外层矿渣棉作外层,情况如何情况如何?解解: 圆筒壁热传导公式圆筒壁热传导公式:nnnddtLQ1ln1211 .38mWLQ19 .58)(mWLQNOTENOTE:选用隔热材料包裹管路时,在耐热性等条件允许下, 导热系数小的应包在内层.金属管的热阻实际上是可忽略的金属管的热阻实际上是可忽略的. .r1r2r3r4人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。
