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1、第五章 传 热 通过本章学习，掌握传热的基本原理和规律，并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程的有关问题。学习目的与要求15.1 传热过程概述第五章 传 热2传热热量从高温度区向低温度区移动的过程称为热量传递，简称传热。 一是强化传热过程，如各种换热设备中的传热。二是削弱传热过程，如对设备或管道的保温，以减少热损失。化工生产中对传热过程的要求概述35.1 传热过程概述5.1.1热传导及导热系数第五章 传 热4一、热传导(导热)热传导(导热) 不依靠物体内部各部分质点的宏观混合运动而借助于物体分子、原子、离子、自由电子等微观粒子的热运动产生的热量传递称为热传导，简称导热。 5描述热传导现象的物
2、理定律为傅立叶定律（Fouriers Law），其表达式为傅立叶定律（Fouriers Law）温度梯度导热系数微分导热通量热通量与温度梯度方向相反一、热传导(导热)6二、导热系数导热系数 导热系数表征了物质热传导能力的大小，是物质的基本物理性质之一，其值与物质的形态、组成、密度、温度等有关。 7导热系数W/(m.oC)0.0060.060.10.70.23.0154200.0030.06气体液体非导电固体金属绝热材料二、导热系数81.固体的导热系数纯金属的导热系数与电导率的关系可用魏德曼（Wiedeman）-弗兰兹（Franz）方程描述 良好的电导体必然是良好的导热体，反之亦然。 二、导热系
3、数9对大多数均质固体，导热系数与温度近似呈线性关系 对大多数金属材料，为负值；而对大多数非金属材料，为正值；对理想气体，=1/T ，1/K。 二、导热系数102.液体的导热系数除水和甘油外，大多数非金属液体的导热系数亦随温度的升高而降低。 金属液体的导热系数比一般的液体要高 纯液体的导热系数比其溶液的要大 二、导热系数113.气体的导热系数气体导热系数随温度升高而增大。在相当大的压力范围内，气体的导热系数随压力的变化很小，可以忽略不计。 二、导热系数125.1 传热过程概述5.1.1 热传导及导热系数第五章 传 热5.1.2 对流13 对流是由流体内部各部分质点发生宏观运动和混合而引起的热量传
4、递过程 对流对流传热 在化工生产中特指流体与固体壁面之间的热量传递过程。 对流14对流传热速率可由牛顿冷却定律描述 温度差对流传热系数微分对流传热通量对流155.1 传热过程概述5.1.1 热传导及导热系数5.1.2 对流第五章 传 热5.1.3 热辐射16热辐射 因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。 热辐射1.可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。 2.不仅产生能量的转移，而且还伴随着能量形式的转换。 3.任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐射能，但仅当物体的温度较高、物体间的温度差较大时，辐射传热才能成为主要的传热方式。 175.1 传热过程概述5.1.1 热传导及导热系数
5、5.1.2 对流5.1.3 热辐射第五章 传 热5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器18一、直接接触式换热和混合式换热器 二、蓄热式换热和蓄热器三、间壁式换热和间壁式换热器冷热流体（接触）热交换方式及换热器19图5-1 套管式换热器1-内管 2-外管冷热流体（接触）热交换方式及换热器动画2220图5-2 单程管壳式换热器1-外壳,2-管束,3、4-接管,5-封头,6-管板,7-挡板,8-泄水池 冷热流体（接触）热交换方式及换热器动画2121间壁式换热器内冷、热流体间的传热过程包括以下三个步骤：（1）热流体以对流方式将热量传递给管壁；（2）热量以热传导方式由管壁的一侧传递至另一侧；（3
6、）传递至另一侧的热量又以对流方式传递给冷流体。冷热流体（接触）热交换方式及换热器225.1 传热过程概述5.1.1 热传导及导热系数5.1.2 对流5.1.3 热辐射5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器第五章 传 热5.1.5 载热体及其选择23载热体及其选择 在化工生产中，物料在换热器内被加热或冷却时，通常需要用另一种流体供给或取走热量，此种流体称为载热体，其中起加热作用的称为加热介质（或加热剂）；起冷却（冷凝）作用的称为冷却介质（或冷却剂）。载热体24选择载热体原则（1）载热体的温度易调节控制；（2）载热体的饱和蒸气压较低，加热时不易分解；（3）载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易
7、腐蚀设备；（4）价格便宜，来源容易。载热体及其选择25第五章 传 热5.2 热传导5.2.1 平壁一维稳态热传导26一、单层平壁一维稳态热传导假设：1.导热系数不随温度变化，或可取平均值；2.一维稳态3.忽略热损失。 图5-3 单层平壁热传导27对平壁一维稳态热传导 积分并整理得微分式 积分式 一、单层平壁一维稳态热传导28导热热阻一、单层平壁一维稳态热传导29二、多层平壁的一维稳态热传导图5-4 三层平壁热传导假设：1.导热系数不随温度变化，或可取平均值；2.一维稳态3.忽略热损失4.没有接触热阻 30通过各层平壁截面的传热速率必相等 或二、多层平壁的一维稳态热传导31三层平壁稳态热传导速率
8、方程 对n层平壁，其传热速率方程可表示为二、多层平壁的一维稳态热传导32接触热阻 因两个接触表面粗糙不平而产生的附加热阻。 接触热阻包括通过实际接触面的导热热阻和通过空穴的导热热阻（高温时还有辐射传热）。 接触热阻与接触面材料、表面粗糙度及接触面上压力等因素有关，可通过实验测定。 二、多层平壁的一维稳态热传导33图图5-5 5-5 接触热阻的影响接触热阻的影响接触热阻二、多层平壁的一维稳态热传导34练 习 题 目思考题作业题: 1、21. 热量传递的三种基本方式是什么？分别用什么定律可以描述？2.在热传导问题中，术语“一维”是什么意思？何谓稳态热传导？3.试写出有接触热阻存在时多层平壁热传导的计算公式。35
