《化工原理》第十二講

1、第十二講主要內容第四章 傳熱重點難點4-2 熱傳導 2、圓筒壁導熱熱阻的概念三、圓筒壁的熱傳導4-3 對流傳熱概述一、對流傳熱分析二、對流傳熱速率微分方程與對流傳熱系數三、熱邊界層2、圓筒壁的熱傳導3、對流傳熱機理4、對流傳熱速率微分方程與對流傳熱系數3、對流傳熱熱阻4、對流傳熱系數的理解二、平壁的熱傳導1、平壁的熱傳導1、導熱熱阻的概念4-2 熱傳導溫度對的影響取1，2的平均值，即注意：a的取值4-2 熱傳導一、基本概念和傅立葉定律2、傅立葉定律問題：1、傅立葉定律的物理意義是什么？2、傅立葉定律中的負號表示什么意思？3、的單位及其物理意義是什么？4、的影響因素有哪些？4-2 熱傳導二、平壁

2、的熱傳導1、單層平壁的熱傳導假設：穩(wěn)態(tài)導熱 Q=常數平壁面積與厚度相比為無窮大平壁內的溫度僅沿垂直于壁面的x方向變化4-2 熱傳導二、平壁的熱傳導單層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導公式推導：=常數導（傳）熱熱阻：/W導（傳）熱熱阻：(m2.)/W4-2 熱傳導二、平壁的熱傳導2、多層平壁的熱傳導4-2 熱傳導二、平壁的熱傳導 2、多層平壁的熱傳導注意：接觸熱阻的存在！問：1、如果不等于常數時，又該如何推導平壁的導熱公式？2、接觸熱阻使導熱速率增大還是減?。?-2 熱傳導三、圓筒壁的熱傳導1、單層圓筒壁的導熱特點：代入傅里葉定律得： 4-2 熱傳導三、圓筒壁的熱傳導圓筒壁的熱阻表達式為: 分離變量積分得: 1

3、、單層圓筒壁的導熱公式推導4-2 熱傳導三、圓筒壁的熱傳導圓筒壁上的污垢熱阻表示 手冊中可查到的圓筒壁上的污垢熱阻數據，內壁為Rsi ，外壁為Rso ，單位均為(m2./W),即相當于R所以圓筒外壁上的污垢熱阻為： 內壁上的污垢熱阻為： 4-2 熱傳導三、圓筒壁的熱傳導2、多層圓壁的導熱三層圓壁的導熱總熱阻R:4-2 熱傳導三、圓筒壁的熱傳導三層圓壁的導熱總推動力t為：所以三層圓壁的導熱速率公式為：n層圓筒壁的導熱速率公式為：4-2 熱傳導問：1、平壁導熱與圓筒壁導熱比較：導熱面積S,導熱通量有何區(qū)別？圓筒壁導熱中每米管長上的熱損失是否相等？2、圓筒壁導熱熱阻如何表示？3、圓筒壁上的污垢熱阻如

4、何表示？4、如何確定平壁與圓筒壁中的溫度分布表達式，即平壁中溫度與x、圓筒壁中溫度與半徑的關系？5、如何確定保溫層間的溫度？試推導沿球壁的導熱公式？1、在沿球壁的一維穩(wěn)態(tài)導熱過程中，沿半徑增大的方向，傳熱速率Q、熱通量如何變化？為什么？（增大、減少、不變）傳熱速率Q不變、熱通量減少。2、在一維定態(tài)傳熱過程中，二層熱阻分別為R1和R2，推動力為t1和t2，若R12,b1=b2,則應該將導熱系數為 的材料包于內層，更有利于保溫。4-3 對流傳熱概述對流傳熱分類：無相變對流傳熱（1）強制對流傳熱（2）自然對流傳熱有相變對流傳熱（1）蒸汽冷凝（2）液體沸騰4-3 對流傳熱概述一、對流傳熱分析問：對流傳

5、熱與熱對流的區(qū)別何在？1、層流內層：導熱，有較大溫差2、過渡區(qū)：導熱熱對流，有一定的溫差3、湍流主體：熱對流（導熱很?。?，基本無溫差4-3 對流傳熱概述二、對流傳熱速率微分方程與對流傳熱系數推動力：湍流主體溫度與該流體側壁面溫度的差阻力：與對流傳熱系數和傳熱面積成反比系數：與對流傳熱系數和傳熱面積成正比4-3 對流傳熱概述假設熱流體走管內，冷流體走管外，則對流傳熱速率微分方程為：管內流體對流傳熱系數：w/(m2.)管外流體對流傳熱系數：w/(m2.)4-3 對流傳熱概述寫成系數乘以推動力的形式牛頓冷卻定律其中：對流傳熱系數的第一種定義式4-3 對流傳熱概述由此可得：與流體的導熱系數、層流底層厚度有關。對流傳熱系數的第二種定義式4-3 對流傳熱概述思考：與有什么區(qū)別和聯系？從表4-5 可以發(fā)現：同一種流體，強制對流時的大于自然對流時的，有相變時的大于無相變時的4-3 對流傳熱概述三、熱邊界層1、熱邊界層定義 緊靠板面的流體薄層，存在溫度梯度，厚度為t,界限為tw-t=0.99(tw-t)2、流動邊界層厚