第5章 传热总结

本章小结
平均温度差∆t 的计算： 平均温度差 m的计算：
恒温传热与变温传热。 恒温传热与变温传热。 逆流与并流时的平均温差： 逆流与并流时的平均温差：
∆t m ,并 = (T − t )m ,并
∆t1 − ∆t 2 = ∆t1 ln ∆t 2
其中： 其中：
∆t1 = T1 − t1 , ∆t 2 = T2 − t 2
本章小结
∆t m ,逆 = (T − t )m ,逆 ∆t1 − ∆t 2 = ∆t1 ln ∆t 2
其中： ∆t1 = T1 − t 2 , ∆t 2 = T2 − t1 其中：
如果
∆ t1
∆t2
〈 2，则可用进出口温差的
∆ t1 + ∆ t 2 算术平均值代替，即 ∆ t m = 算术平均值代替， 2
第5章 传热 章
t1 T1 t2 T2
套管式
内容联系图
傅立叶 定律 热 导 衡 平壁导 热计算 圆筒壁 导热计 算 牛顿冷 却定律 方 传热 准数 计算 程 ∆tm的 计算 热 算 方 传 热 方 式 传 热 传 热 有相变 方 传 程 热 形式 K的计 的计 算 程 无相变
本 章 小 结
一、概述
r2 − r1 r2 ln r1
壁内温度分布：单层圆筒壁内部温度随半径呈对数曲线变化。 壁内温度分布：单层圆筒壁内部温度随半径呈对数曲线变化。
本章小结
多层圆筒壁： 多层圆筒壁：
Q= 2πL(t1 − t n+1 ) n 1 d i +1 ∑ λ ln d i =1 i i
本章小结
通过平壁的稳定导热
q=
λ
b
单层平壁： 单层平壁：
(t1 − t 2 ) =
推动导
λ ⋅ ∆t
b
Q = qA =
λA
b
(t1 − t 2 )
∆t ∆t Q= = ＝ b R 导热阻导 λA
壁内温度分布：单层平壁内的温度随厚度呈直线变化。 壁内温度分布：单层平壁内的温度随厚度呈直线变化。
Q = α (t − t w )A
影响给热系数α的因素。 影响给热系数 的因素。 的因素
本章小结
常用的几个准数及其意义： 常用的几个准数及其意义：
α ⋅l , 表征给热系数的大小； 表征给热系数的大小； λ l⋅ρ ⋅u , 表示流体的流动状态； 表示流体的流动状态； 雷诺数 : Re = µ µ ⋅cp 普朗特数 : Pr = ，表示流体的物性影响 ； λ l 3 ⋅ ρ 2 ⋅ β g∆ t 格拉晓夫数 : Gr = ，表示自然对流的影响 。 2 µ
努塞尔数 : Nu =
本章小结
低粘度流体在圆形直管内强制湍流时的给热系数： 低粘度流体在圆形直管内强制湍流时的给热系数：
Nu = 0.023 Re 0.8 Pr n
λ duρ 0.8 c p µ n α = 0.023 ( ) ( ) d µ λ
流体被加热时， 流体被加热时，n=0.4；流体被冷却时，n=0.3。 ；流体被冷却时， 。 使用范围： 使用范围：Re≥10000，0.7<Pr<160，µ<2×10-5Pa.s，l/d>50 ， ， × ，
Q=
∑ ∆t
i =1 n
n
i
bi ∑λ A i =1 i mi
=
2πL∑ ∆t i
i =1
n
bi ∑λr i =1 i mi
ri +1 − ri rmi = ri +1 ln ri
n
Ami = 2πrmi L
本章小结 三、给热
对流传热的分类。 对流传热的分类。 流体与壁面间的传热过程。 流体与壁面间的传热过程。 牛顿冷却定律：Q = α (t w − t )A 牛顿冷却定律：
本章小结
饱和沸腾曲线
工业上一般 维持沸腾装 置在核状沸 腾下工作， 腾下工作， 其优点是： 其优点是： 此阶段下α 此阶段下α 大 ， tW小 。
本章小结
沸腾给热的影响因素及强化途径。 沸腾给热的影响因素及强化途径。
冷凝方式：膜状冷凝与滴状冷凝。 冷凝方式：膜状冷凝与滴状冷凝。
影响冷凝给热的因素及强化途径。 影响冷凝给热的因素及强化途径。
本章小结
总传热系数K的计算 总传热系数 的计算
以外表面积为基准： 以外表面积为基准：
1 bd d d K o = + Rso + o + RSi o + o α λd m di αidi o
−1
控制热阻：当两个给热系数相差较大时， 控制热阻：当两个给热系数相差较大时，总传热系数 比较接近于小的给热系数。如当α 比较接近于小的给热系数。如当 o《αi时，有Ko≈αo， 我们把1/α 称为控制热阻， 我们把 o称为控制热阻，即这一侧的热阻对传热起 决定性作用，如要提高传热效果， 决定性作用，如要提高传热效果，应想法提高控制热 阻侧的α。 阻侧的 。
4 × 流动截面积 当量直径的计算： 当量直径的计算： d e = 润湿周边
本章小结
大容器沸腾与管内沸腾 沸腾给热的分类： 沸腾给热的分类： 饱和沸腾与。 沸腾机理：汽泡的生成、脱离和浮升。
汽泡生成的条件：液体必须过热；加热壁面上存在汽化核心。 汽泡生成的条件：液体必须过热；加热壁面上存在汽化核心。
Q=
∑ ∆t
i =1 n
n
i
多层平壁： 多层平壁：
bi ∑λ A i =1 i
=
总推动导 总热阻
本章小结
通过圆筒壁的稳定导热
t1 − t 2 2πλL(t1 - t 2 ) =Q= 单层圆筒壁： 单层圆筒壁： Q = r2 b ln A λ r1 m
Am＝2πLrm
rm =
本章小结 四、两流体间的传热计算
热平衡方程
无相变： 无相变：
Q = m1c p ,1 (T1 − T2 ) = m 2 c p , 2 (t 2 − t1 )
有相变： 有相变：
Q1 = m1 r1 , Q2 = m 2 r2
传热速率方程
以外表面积为基准： 以外表面积为基准：
Q = K o Ao (T − t )m = K o Ao ∆t m
导热、对流、 三种传热方式及其比较 ：导热、对流、辐射
传热速率Q与热通量 传热速率 与热通量q 与热通量
稳定传热与不稳定传热
本章小结 二、导热
温度场： 温度场： T = f ( x , y , z , θ )
T = f ( x, y, z)
T = f (x)
等温面：把物体内具有相同温度的点连成一个曲面，称等温面。 等温面：把物体内具有相同温度的点连成一个曲面，称等温面。
t t dt 温度梯度：温度梯度＝ 温度梯度： 温度梯度＝ lim ∆ = ∂ 一维稳定传热→
∆x → 0
∆x
∂x
dx
傅立叶定律： 傅立叶定律： dQ = − λ
∂t dA ∂x
dQ ∂t q= = −λ dA ∂x
本章小结
导热系数: 导热系数 物理意义：单位温度梯度（ 物理意义：单位温度梯度（1K/m）时的导热通量（W/m2）， ）时的导热通量（ 表示物质导热能导的强弱。 表示物质导热能导的强弱。 通常，金属导热系数最大，非金属固体及液体次之， 通常，金属导热系数最大，非金属固体及液体次之，气体 导热系数最小。 导热系数最小。 大部分金属的导热系数随温度升高而降低， 大部分金属的导热系数随温度升高而降低，绝缘材 料的导热系数随温度的升高而升高。 料的导热系数随温度的升高而升高。 除水与甘油外,液体的导热系数均随温度升高而减少。 除水与甘油外 液体的导热系数均随温度升高而减少。 液体的导热系数均随温度升高而减少 常压下，气体导热系数随温度升高而升高。 常压下，气体导热系数随温度升高而升高。