《化工原理》第十二講

1、第十二講主要內(nèi)容第四章 傳熱重點(diǎn)難點(diǎn)4-2 熱傳導(dǎo) 2、圓筒壁導(dǎo)熱熱阻的概念三、圓筒壁的熱傳導(dǎo)4-3 對(duì)流傳熱概述一、對(duì)流傳熱分析二、對(duì)流傳熱速率微分方程與對(duì)流傳熱系數(shù)三、熱邊界層2、圓筒壁的熱傳導(dǎo)3、對(duì)流傳熱機(jī)理4、對(duì)流傳熱速率微分方程與對(duì)流傳熱系數(shù)3、對(duì)流傳熱熱阻4、對(duì)流傳熱系數(shù)的理解二、平壁的熱傳導(dǎo)1、平壁的熱傳導(dǎo)1、導(dǎo)熱熱阻的概念4-2 熱傳導(dǎo)溫度對(duì)的影響取1，2的平均值，即注意：a的取值4-2 熱傳導(dǎo)一、基本概念和傅立葉定律2、傅立葉定律問(wèn)題：1、傅立葉定律的物理意義是什么？2、傅立葉定律中的負(fù)號(hào)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(dǎo)二、平壁

2、的熱傳導(dǎo)1、單層平壁的熱傳導(dǎo)假設(shè)：穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 Q=常數(shù)平壁面積與厚度相比為無(wú)窮大平壁內(nèi)的溫度僅沿垂直于壁面的x方向變化4-2 熱傳導(dǎo)二、平壁的熱傳導(dǎo)單層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)公式推導(dǎo)：=常數(shù)導(dǎo)（傳）熱熱阻：/W導(dǎo)（傳）熱熱阻：(m2.)/W4-2 熱傳導(dǎo)二、平壁的熱傳導(dǎo)2、多層平壁的熱傳導(dǎo)4-2 熱傳導(dǎo)二、平壁的熱傳導(dǎo) 2、多層平壁的熱傳導(dǎo)注意：接觸熱阻的存在！問(wèn)：1、如果不等于常數(shù)時(shí)，又該如何推導(dǎo)平壁的導(dǎo)熱公式？2、接觸熱阻使導(dǎo)熱速率增大還是減??？4-2 熱傳導(dǎo)三、圓筒壁的熱傳導(dǎo)1、單層圓筒壁的導(dǎo)熱特點(diǎn)：代入傅里葉定律得： 4-2 熱傳導(dǎo)三、圓筒壁的熱傳導(dǎo)圓筒壁的熱阻表達(dá)式為: 分離變量積分得: 1

3、、單層圓筒壁的導(dǎo)熱公式推導(dǎo)4-2 熱傳導(dǎo)三、圓筒壁的熱傳導(dǎo)圓筒壁上的污垢熱阻表示 手冊(cè)中可查到的圓筒壁上的污垢熱阻數(shù)據(jù)，內(nèi)壁為Rsi ，外壁為Rso ，單位均為(m2./W),即相當(dāng)于R所以圓筒外壁上的污垢熱阻為： 內(nèi)壁上的污垢熱阻為： 4-2 熱傳導(dǎo)三、圓筒壁的熱傳導(dǎo)2、多層圓壁的導(dǎo)熱三層圓壁的導(dǎo)熱總熱阻R:4-2 熱傳導(dǎo)三、圓筒壁的熱傳導(dǎo)三層圓壁的導(dǎo)熱總推動(dòng)力t為：所以三層圓壁的導(dǎo)熱速率公式為：n層圓筒壁的導(dǎo)熱速率公式為：4-2 熱傳導(dǎo)問(wèn)：1、平壁導(dǎo)熱與圓筒壁導(dǎo)熱比較：導(dǎo)熱面積S,導(dǎo)熱通量有何區(qū)別？圓筒壁導(dǎo)熱中每米管長(zhǎng)上的熱損失是否相等？2、圓筒壁導(dǎo)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(dá)式，即平壁中溫度與x、圓筒壁中溫度與半徑的關(guān)系？5、如何確定保溫層間的溫度？試推導(dǎo)沿球壁的導(dǎo)熱公式？1、在沿球壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)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(guò)程中，二層熱阻分別為R1和R2，推動(dòng)力為t1和t2，若R12,b1=b2,則應(yīng)該將導(dǎo)熱系數(shù)為 的材料包于內(nèi)層，更有利于保溫。4-3 對(duì)流傳熱概述對(duì)流傳熱分類：無(wú)相變對(duì)流傳熱（1）強(qiáng)制對(duì)流傳熱（2）自然對(duì)流傳熱有相變對(duì)流傳熱（1）蒸汽冷凝（2）液體沸騰4-3 對(duì)流傳熱概述一、對(duì)流傳熱分析問(wèn)：對(duì)流傳

5、熱與熱對(duì)流的區(qū)別何在？1、層流內(nèi)層：導(dǎo)熱，有較大溫差2、過(guò)渡區(qū)：導(dǎo)熱熱對(duì)流，有一定的溫差3、湍流主體：熱對(duì)流（導(dǎo)熱很?。緹o(wú)溫差4-3 對(duì)流傳熱概述二、對(duì)流傳熱速率微分方程與對(duì)流傳熱系數(shù)推動(dòng)力：湍流主體溫度與該流體側(cè)壁面溫度的差阻力：與對(duì)流傳熱系數(shù)和傳熱面積成反比系數(shù)：與對(duì)流傳熱系數(shù)和傳熱面積成正比4-3 對(duì)流傳熱概述假設(shè)熱流體走管內(nèi)，冷流體走管外，則對(duì)流傳熱速率微分方程為：管內(nèi)流體對(duì)流傳熱系數(shù)：w/(m2.)管外流體對(duì)流傳熱系數(shù)：w/(m2.)4-3 對(duì)流傳熱概述寫成系數(shù)乘以推動(dòng)力的形式牛頓冷卻定律其中：對(duì)流傳熱系數(shù)的第一種定義式4-3 對(duì)流傳熱概述由此可得：與流體的導(dǎo)熱系數(shù)、層流底層厚度有關(guān)。對(duì)流傳熱系數(shù)的第二種定義式4-3 對(duì)流傳熱概述思考：與有什么區(qū)別和聯(lián)系？從表4-5 可以發(fā)現(xiàn)：同一種流體，強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的大于自然對(duì)流時(shí)的，有相變時(shí)的大于無(wú)相變時(shí)的4-3 對(duì)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(dòng)邊界層厚