河南城建学院化工原理期末复习题-传热

2023/11/91第一节 概述热传导（导热）对流传热辐射传热传热有三种方式：(举例电热炉烧水)机理：相互接触的物质之间静止的物质内部层流流动的物质内部发生在管内层流热量入对流传热系数或给热系数，W/m2

K气体---靠分子或原子的无规则若运动；固体---金属靠自由电子，非金属靠晶格的震动液体---两种观点（见教材）导热导热自然对流化工原理2023/11/92一、傅立叶定律温度场：某时刻，物体或空间各点的温度分布。

（一）温度场和等温面非稳态温度场

稳态温度场

等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。

第二节热传导不同温度的等温面不相交。化工原理2023/11/93（二）温度梯度

n

n

xt+ttxQ方向：法线方向，以温度增加的方向为正。化工原理2023/11/94（三）傅立叶定律式中dQ──热传导速率，W或J/s；

dA──导热面积，m2；

t/

n──温度梯度，℃/m或K/m；

──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。负号表示传热方向与温度梯度方向相反化工原理2023/11/95二、热导率

在数值上等于单位温度梯度下的热通量

=f(结构,组成,密度,温度,压力）

金属固体

>

非金属固体

>

液体

>

气体

表征材料导热性能的物性参数化工原理2023/11/961.固体热导率

金属材料10～102W/(m•K)

建筑材料10-1～10W/(m•K)

绝热材料10-2～10-1W/(m•K)在一定温度范围内：对大多数金属材料a<0，t

对大多数非金属材料a>0

，

t

化工原理2023/11/972.液体热导率金属液体

较高，非金属液体低；非金属液体水的

最大；水和甘油：t

，

其它液体：t

，

0.09～0.6W/(m·K)化工原理2023/11/983.气体热导率

t

，

一般情况下，随p的变化可忽略；气体不利于导热，有利于保温或隔热。0.006～0.4W/(m·K)化工原理2023/11/99t1t2btxdxQ三、平壁的稳态热传导（一）单层平壁热传导假设：材料均匀，为常数；一维温度场，t沿x变化；A/b很大，忽略端损失。化工原理2023/11/910积分：化工原理2023/11/911四、圆筒壁的稳态热传导

（一）单层圆筒壁的热传导

特点：传热面积随半径变化，

A=2

rl(2)一维温度场，t沿r变化。化工原理2023/11/912在半径r处取dr同心薄层圆筒积分化工原理2023/11/913讨论：——对数平均面积热阻令——对数平均半径化工原理2023/11/914一般时，化工原理2023/11/915思考2：

气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？bb

1

2QQ

bb

2

1作业：化工原理2023/11/916一、对流传热过程第三节对流传热dAqm2，

t2qm1，T1qm2，t1

qm1，T2化工原理2023/11/917ttWTWTA2A1传热壁冷流体热流体

T

t湍流主体温度梯度小，热对流为主层流内层温度梯度大，热传导为主过渡区域热传导、热对流均起作用化工原理2023/11/918式中 Q──对流传热速率，W；

1

、

2

──热、冷流体的对流传热系数，

W/(m2·K)；

T、TW、t、tW──热、冷流体的平均温度及

平均壁温，℃。

冷流体：热流体：牛顿冷却定律化工原理2023/11/919第四节传热过程计算返回总传热速率方程式中Q──传热速率，W；

tm──两流体的平均温度差，℃；

A──传热面积，m2；

K──总传热系数，W/(m2·℃)。化工原理2023/11/920（一）恒温传热（二）变温传热

tm与流体流向有关一、传热平均温度差逆流并流错流折流化工原理2023/11/9211.逆流与并流t2t1T1T2t1t2T1T2

t2tAt1T2T1逆流

t2tAt1T2T1并流化工原理2023/11/922以逆流为例推导

tm假设：（1）稳态流动，qm1、qm2为常数；（2）cp1、cp2为常数；（3）K沿管长不变化；（4）热损失忽略不计。AT2t1t2T1dTdtdA

t2

t1

t=T-t对于微元：化工原理2023/11/923逆流、并流均适用；当t2/t1<2，则可用算术平均值。——对数平均温度差化工原理2023/11/9242.错流与折流查图

<1tm<tm逆——

>0.9若

<0.8，温差损失大，传热不稳定；应改变流型化工原理2023/11/925二、总传热系数K——总传热系数，W/(m2·K)twTw管内对流管外对流导热冷流体热流体tTdQdQ1dQ3dQ2（一）总传热系数计算化工原理2023/11/926管内对流管外对流管壁热传导稳态传热

化工原理2023/11/927（1）平壁dA=dA1=dA2=dAm讨论：（2）以外表面为基准(dA=dA1)化工原理2023/11/928K1——以外表面为基准的总传热系数，W/(m2.K)dm——对数平均直径，m以内表面为基准：d1/d2<2可用算术平均值化工原理2023/11/929（二）污垢热阻

Rd1、Rd2——传热面两侧的污垢热阻，(m2·K)/W（三）提高K值的讨论

设法减小控制热阻。（1）减小污垢热阻——防结垢、及时清洗。化工原理2023/11/930（2）若污垢热阻与壁阻可忽略时，有或若则当

1、

2相差较大时：若则或应提高较小，进而提高K。当

1、2相差不大时，二者应同时提高。化工原理2023/11/931三、壁温的计算稳态传热

（1）

大，b/

Am小（壁阻小）tW

TW化工原理2023/11/932TW接近于T，即

大(热阻小)侧流体的温度

（2）当tW=TW

化工原理2023/11/933四、传热计算总传热速率方程热量衡算式

(热负荷)无相变

有相变

应用条件：定态流动，qm为常数；

cP为常数；

K为常数；忽略热损失。化工原理2023/11/934

黑体：白体(镜体)：透热体：灰