第六章傳熱1概述1.1傳熱目的①加熱、冷卻物料②回收熱量或冷量設法促進傳熱③保溫，減少熱量或冷量損失設法阻止傳熱傳熱還用于其它單元操作如蒸發，精餾1.2傳熱機理①傳導—分子熱運動(自由電子遷移)接觸②對流—流體宏觀遷移引起載熱接觸③輻射—電磁波不接觸熱水瓶為什么能保溫？1.3冷熱流體接觸方式①蓄熱式②直接接觸式③間壁式

1.4化工常用載熱體加熱最常用水蒸汽

(鍋爐房)常用工業鍋爐p<0.8MPa(表)(175℃)

道生油、熔鹽、電加熱冷卻常用河水、井水、自來水鹽水、冷凍劑1.5基本概念①熱流量Q,

(W=J/s)

單位時間，熱流體通過整個傳熱面傳遞給冷流體的熱量。②熱流密度q,（W/m2）單位時間、單位面積所傳遞的熱量。顯然，熱流量③定態與非定態定態：非定態：從0~τ時刻累積傳熱量QT,2熱傳導2.1傅立葉定律熱流密度與溫度梯度成正比λ：W/m·℃=W/m·Kλ量級：金屬10~102W/m·℃

絕熱材料10-2~10-1W/m·℃

液體10-1W/m·℃

氣體10-2W/m·℃1．λ金屬>λ液體>λ氣體2．溫度升高時，λ液下降(水例外)，λ氣上升，

λ金屬下降，大多λ非金屬上升2.2單層平壁導熱解決：①溫度分布②熱流量條件：①定態②一維(橫向導熱不計)分析：①取控制體②作熱量衡算：進=出+累積定態：累積=0，Q1=Q③結合特征方程解析解

λ=常數時積分溫度分布線性,或工程處理方法多層平壁導熱條件：定態一維串聯過程，速率一致結果：溫差按熱阻大小分配例1已知：兩層平壁λ1=1.4W/m·℃,δ1=100mm,λ2=0.14W/m·℃,δ2=200mm,t1=650℃,t3=50℃。求：兩壁接觸處的溫度t2。解：先定性分析，哪個斜率大熱流密度由得℃2.3圓筒壁導熱分析：①取控制體②作熱量衡算定態：Q入=Q出即：Q=qA=q’A’一維傳熱：寫成通式：其中：2.4球殼導熱通式2.5多層壁傳熱含義：條件：無接觸熱阻接觸熱阻：因接觸界面不可能理想光滑而造成的額外熱阻影響因素：界面粗糙度，壓緊力，空隙中的氣壓計算上有困難，數據少，但概念很重要多層圓筒壁導熱思考題：溫度分布？例2在蒸汽管道外包兩層同樣厚度的保溫材料

λ1<λ2,應將哪層包在里面？解：,

兩種情況傳熱量不同，比較Q1與Q2，取小的。比較分母∵λ1<λ2,∴∵∴∵所以Q1<Q2,λ小的材料應包在里面3對流給熱研究范圍：3.1過程分析熱流體向冷壁面傳熱對小方塊作熱量衡算熱量衡算靜止流體,水平方向無載熱流動流體,水平方向有載熱對流的物理本質—流動流體的載熱由可知溫度分布，由可得

qW流動>qW靜止3.2兩種對流形式自然對流與強制對流

1.自然對流:流體溫度差,引起密度差,導致宏觀流動加熱面t↑,ρ↓熱流體上升

Δp=ΔρgL,Δρ=ρβΔt,

β膨脹系數

,u∝自然對流的冷源、熱源應放在恰當的位置自然對流的冷源、熱源應放在恰當的位置2．強制對流在外力或Δp作用下引起流動3.3對流給熱過程的數學描述1．牛頓冷卻定律其中：TW:壁溫；T:流體主體溫度；

α：給熱系數W/m2℃工程處理方法—分離變量法①便于分解組合傳熱系數K②將總過程(K的確定)

分解成幾個子過程例如：確定K的過程中,冷熱流體各有10種情況,K有100種③為強化傳熱提供依據強化傳熱應從哪一側著手存在問題:①α中仍有ΔT影響②α仍要實驗解決2．α的影響因素①物性：ρ,μ,Cp,λ②設備因素(定性尺寸)：l③流動因素：強制對流：u

自然對流：βgΔt

α=f(ρ,μ,λ,l,u,βgΔt,Cp)基本量綱4個(M,L,T,θ)，變量8個，無量綱準數=8-4=4，即

Nu=f(Re,Pr,Gr)強制對流Nu=f(Re,Pr);自然對流Nu=f(Gr,Pr)物理意義：

—表征與純導熱相比,對流給熱系數增大的倍數

Gr—由u∝得表征自然