化工原理5.1-5.2 化工生產(chǎn)中的傳熱過(guò)程及傳導(dǎo)傳熱課件

教學(xué)目的：重點(diǎn)：課型：第五章傳熱§5.1概述了解學(xué)習(xí)傳熱過(guò)程的意義，掌握傳熱的一些基本物理量。傳熱中的一些基本物理量理論知識(shí)§5.1概述物體或者系統(tǒng)內(nèi)部由于溫度不同,使熱量由一處轉(zhuǎn)移到另一處的過(guò)程叫做熱的傳遞，簡(jiǎn)稱傳熱(heattransfer)?；瘜W(xué)反應(yīng)(放熱)快點(diǎn)把熱量取走吧,否則……化學(xué)反應(yīng)(吸熱)快點(diǎn)加點(diǎn)熱量吧,否則……單元操作

按一定速率輸入或輸出熱量第五章傳熱傳熱的基本規(guī)律可通過(guò)熱力學(xué)第二定律描述:高溫物體低溫物體Q無(wú)外功傳熱速率∝溫度差（傳熱過(guò)程的推動(dòng)力）根據(jù)傳熱機(jī)理的不同,熱的傳遞有三種基本方式:傳導(dǎo)(heatconduction)對(duì)流(heatconvection)輻射(heatradiation)傳熱中的一些基本物理量和單位熱量(heatquantity）：是能量的一種形式(J)。

傳熱速率(heattransferrate,heatflux,Q):也稱熱流量,是指單位時(shí)間傳遞的熱量,單位為W.熱流密度(heatdensity,q):也稱為傳熱強(qiáng)度(面積熱流量),是單位時(shí)間單位傳熱面積所傳遞的熱量,是傳熱設(shè)備的性能標(biāo)志之一,單位為W.m-2。傳熱中的一些基本物理量和單位比定壓熱容(specificheatatconstantpressure,cp

):是指壓力恒定時(shí)單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1K時(shí)所需的熱量,單位為J.K-1.kg-1或J.K-1.mol-1。顯熱(sensibleheat)=物質(zhì)質(zhì)量×比定壓熱容×溫度變化=m×cp×△t

(無(wú)相變)

潛熱(latentheat)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量物質(zhì)在發(fā)生相變時(shí)伴隨的熱量變化，包括物質(zhì)的氣化熱、凝結(jié)熱、升華熱、熔解熱等。單位為J.kg-1。定態(tài)傳熱和非定態(tài)傳熱定態(tài)傳熱(steadyheattransfer)：傳熱面各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間而改變。非定態(tài)傳熱(non-steadyheattransfer)：傳熱面各點(diǎn)溫度隨時(shí)間而變化。均衡的連續(xù)操作間歇操作§5.2傳導(dǎo)傳熱教學(xué)目的：重點(diǎn)：課型：掌握傳導(dǎo)傳熱的機(jī)理，以及傳導(dǎo)傳熱的基本方程及其應(yīng)用。傳導(dǎo)傳熱的機(jī)理難點(diǎn)：傳導(dǎo)傳熱的基本方程新理論知識(shí)§5.2傳導(dǎo)傳熱

(conductionheattransfer,heatconduction)﹠傳導(dǎo)傳熱機(jī)理：不依靠物體內(nèi)部各部分質(zhì)點(diǎn)的宏觀混合運(yùn)動(dòng)，而是借助于物體分子、原子、離子、自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量傳遞。想一想什么情況下熱量的傳遞主要是傳導(dǎo)傳熱？固體靜止流體傳導(dǎo)傳熱基本方程——傅里葉定律

(Fourierheatequation)t1t2Qbt1>t2S實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)微元而言：—隨傳熱距離而引起的溫度變化，稱為溫度梯度。向量，以溫度增加為正。在定態(tài)條件下,傳遞的熱量不隨時(shí)間變化or傅里葉公式導(dǎo)熱系數(shù)

(coefficientofheatconductivity)

—稱為導(dǎo)熱系數(shù)或熱導(dǎo)率，是物質(zhì)導(dǎo)熱能力的標(biāo)志,是物料的一種物理性質(zhì)，其值因物料不同而有所不同，單位為W.m-1.K-1。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定固體:金屬具有較大的導(dǎo)熱系數(shù),銀和銅的最高,T

非金屬

T液體：T

（水和甘油除外）氣體：T

p

氣體的值很小，對(duì)導(dǎo)熱不利，但對(duì)卻對(duì)保溫有利。平面壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)單層平面壁的熱傳導(dǎo)：t1t2Qbt1>t2S定態(tài)條件下，傳熱面的溫度僅沿?zé)崃總鬟f方向變化，將傅里葉公式積分R——傳導(dǎo)傳熱的熱阻，K?W-1。傅里葉公式平面壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)多層平面壁的熱傳導(dǎo)：SQb1b2b3t1t2t3t4第一層：第二層：第三層：平面壁S1=S2=S3=S定態(tài)熱傳導(dǎo)

Q1=

Q2=

Q3=

Q平面壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)or各層的溫度降與各層的熱阻成正比根據(jù)以上關(guān)系也可以求得兩層壁交界處的溫度或任何一點(diǎn)的溫度.圓筒壁的傳導(dǎo)傳熱單層圓筒壁的傳導(dǎo)傳熱:LQt1t2r1r2r傅里葉定律積分:得:∵b=r2—r1對(duì)數(shù)平均值：圓筒壁的傳導(dǎo)傳熱多層圓筒壁的傳導(dǎo)傳熱：r1r2r3r4t1t2t3t4多層平面壁的熱傳導(dǎo)：?jiǎn)螌訄A筒壁的傳導(dǎo)傳熱：多層圓筒壁的傳導(dǎo)傳熱：總結(jié)例題5-1

若爐灶的爐壁順序地由厚24cm耐火磚(=0.90W.m-1.K-1)、12cm絕熱磚(=0.20W.m-1.K-1)和24cm建筑磚(

=0.63W.m-1.K-1)砌成,傳熱穩(wěn)定后,耐火磚的內(nèi)壁面溫度為940℃,建筑磚的外壁面溫度為50℃.試求每秒鐘每平方米壁面因傳導(dǎo)傳熱所散失的熱量,并求各磚層交界面的溫度.

t1t2t3t4解:多層平面壁熱傳導(dǎo)公式:940322!熱阻越大溫度降越大耐火磚絕熱磚建筑磚50750例題5-2

38mm×2.5mm的水蒸氣管(=50W.m-1.K-1)包有隔熱層,第一層是40mm厚的礦渣棉(=0.07W.m-1.K-1),第二層是20mm厚的石棉(=0.15W.m-1.K-1).若管內(nèi)壁溫度為140℃,石棉