（中职）化工单元过程及操作热传导教学课件

（中职）化工单元过程及操作热传导ppt教材课件汇总完整版电子教案热传导机理气体：温度不同的相邻分子相互碰撞，造成热量传递。液体：分子间作用力较强，由相邻分子振动导致热传递。固体：相邻分子的碰撞或电子的迁移。

3.2

热传导（导热）

在温度差的驱动下，通过分子相互碰撞、分子振动、电子的迁移传递热量的过程。t/℃τ6τ4τ3τ2τ1τ7τ8τ0l/m加热炉τi－时间导热过程示意图3.2.1傅立叶定律和导热系数1、傅立叶定律在一个质量均匀，化学性质稳定的固体平壁内，如图所示，当壁面两侧的温度为tW1>tW2时，热量将以热传导的方式从高温壁向低温壁传递。实验证明，在稳定导热时，单位时间内通过壁面的传热量（称为导热速率）与温度梯度以及垂直于热流方向的等温面面积成正比.t1t2b即：式中

Q——导热速率，或W；

λ——比例系数，称为导热系数，W/(m·℃)；

S——导热面积，m2；

tW1-tW2=Δt——平壁两侧表面的温度差，℃；

b──平壁的厚度，m。上式为傅立叶定律傅立叶定律:在平壁面内以热传导的方式传递的热量,与垂直于热流的截面积成正比,与平壁两侧的温差成正比,与平壁厚度成反比.

2、导热系数λ衡量物体导热能力的物理量。必须注意，λ作为导热系数是表示材料导热性能的一个参数，λ越大，表明该材料导热越快。和粘度μ一样，导热系数λ也是分子微观运动的一种宏观表现。物理意义:当导热面积S=1m2,温度梯度为1k/m时,单位时间内以热传递方式传递的热量。

导热系数的大致范围金属的最大，非金属的次之，液体的较小，而气体的最小。固体的导热系数大多与温度有关，对于大多数均质固体，其λ值与温度大致呈线性关系：λ＝λ0（1＋at）同种金属材料在不同温度下的导热系数可在化工手册中查到，当温度变化范围不大时，一般采用该温度范围内的平均值。（2）液体的导热系数液态金属的导热系数比一般液体要高，而且大多数液态金属的导热系数随温度的升高而减小。

（1）固体的导热系数

在非金属液体中，水的导热系数最大。除水和甘油外，绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小。一般说来纯液体的导热系数比其溶液的要大。（3）气体的导热系数气体的导热系数随温度的升高而增大。在相当大压强范围内，气体的导热系数与压强几乎无关。由于气体的导热系数太小，因而不利于导热，但有利于保温和绝热。工业上的保温材料，例如玻璃棉等，就是因为其空隙中有气体，所以导热系数低，适用于保温隔热。影响因素：组成、结构、密度、温度和压力固体:3.2.2平壁的稳态热传导(1)单层平壁的稳态热传导条件：平壁、一维稳态导热(x

方向)；内容：热流量计算、温度分布。对平壁做热量衡算：t2t1x/mt/℃单层平壁导热温度分布Q式中

Q——传热速率，W；q——单位面积上的传热速率，称为热通量，W/m2；

δ——平壁厚度，m；Δt＝tW1－tW2——温度差，导热推动力，K；

λ——导热系数，W/(m·K)。

应用热阻的概念，对传热过程的分析和计算都是非常有用的。对于导热，壁面越厚，导热面积和导热系数越小，其热阻越大。x/mt2t1t/℃t2t3t4多层平壁稳态导热温度分布Φ(2)多层平壁的稳态热传导条件：多层平壁一维稳态导热(x方向)。则：3.2.3长圆筒壁的稳态热传导L/d>10，可按一维导热处理。与平壁稳态热传导相比，相同点：一维稳态导热，Q=常数r1r2t1t2λ

单层圆筒壁的导热不同点：①热流方向（径向）；②传热面积沿径向不同③(1)计算热流量①单层圆筒壁沿径向取一小薄层，由傅立叶定律：r1r2t1t2λ

单层圆筒壁的导热②多层圆筒壁r1r2r3r4t1t2t3t4λ1λ2λ3多层圆筒壁的导热热流量：例题:三层平壁，b1=150mm、b2=290mm、b3=228mm；t1=1016℃、t4=34℃。

求：耐火砖和绝热砖间及绝热砖与普通砖间的界面温度t2、t3?已知:耐火砖λ

1

/S=1.05W/(m2℃);绝热砖λ

2

/S=0.15W/(m2℃);普通砖λ

3/S=0.81W/(m2℃)

解:根据各单层平壁的导热速率公式得：△t1=R1q=0.1429X416.5=59.5℃;t2=1016-59.5=956.5℃△t2=R2q=1.933X

416.5=805.1℃;t3=956.5-805.1=151.4℃△t3=151.4-34=117.4℃;材料温度差℃热阻m2℃/W耐火砖59.50.1429绝热砖805.51.933普通砖117.40.2815由上面的计算结果可以看出：各层的热阻愈大，温度差也愈大；串联的导热过程，温度差与热阻是成正比的。2.某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m·℃)，0.16W/(m·℃)和0。92W/(m·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度为0.25m。已知炉