知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数PPT.
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热传导原理
第一节 热传导一、傅立叶定律如图4—1所示，热能总是朝温度低的方向传导，而导热速率dQ 则和温度梯度n t∂∂以及垂直热流方向的截面dA 成正比：dQ=-dA n t∂∂λ(4—1)式中负号表示dQ 与n t∂∂的方向相反，比例系数λ称为导热系数。
根据傅立叶定律（4—1）可以导出各种情况下的热传导计算公式。
图4—1 温度梯度与 图4—2单层平壁的 热流方向的关系 稳定热传导 二、导热系数导热系数的定义式为：n t dAdQ ∂∂=λ（4—2）导热系数在数值上等于单位导热面积、单位温度梯度下在单位时间内传导的热量，这也是导热系数的物理意义。
导热系数是反映物质导热能力大小的参数，是物质的物理性质之一。
导热系数一般用实验方法进行测定。
通常金属导热系数最大，非金属固体的导热系数较小，液体更小，而气体的导热系数最小。
因而，工业上所用的保温材料，就是因为其空隙中有气体，所以其导热系数小，适用与保温隔热。
三、平壁的稳定热传导 （一） （一）单层平壁如图4—2所示，平壁内的温度只沿垂直于壁面的x 方向变化，因此等温面都是垂直于x 轴的平面。
根据傅立叶定律可由下式求算：导热热阻导热推动力=∆=-=-=R t A b t t t t bAQ λλ2121)((4—3)利用上式可解决热传导量（或热损失）Q ；保温材料厚度b ； 外侧温度t 2；结合热量衡算式可进行材料导热系数λ的测定。
设壁厚x 处的温度为t ，则可得平壁内的温度分布关系式（4—4），表示平壁距离和等温面t 两者的关系为直线关系。
A Qxt t λ-=1(4—4)(二) 多层平壁在稳定导热情况下，通过各层平壁的热速率必定相等，即 Q 1= Q 2=Q Q n == 。
则通过具有n 层的平壁，其热传导量的计算式为：R tAb t t Q i i ni n ∑∆∑=-=∑=+导热总热阻导热总推动力λ111(4—5)热阻大的保温层，分配于该层的温度差亦大，即温度与热阻成正比。
化工原理-第四章-传热
d12
d1
4 d2 d1
入口效应修正 在管进口段，流动尚未充分发展，传热边界层较
薄，给热系数较大，对于l d1 60 的换热管，应考虑进口段对给 热系数的增加效应。故将所得α乘以修正系数：
l
1 d l
0.7
弯管修正 流体流过弯曲管道或螺旋管时，会引起二次环流而强
化传热，给热系数应乘以一个大于1的修正系数：
水和甘油：T ↗ ↗ 一般液体： T ↗ ↘ 纯液体＞溶液
气体的导热系数：
T ↗ ↗ P ↗ 变化小 极高P ↗ ↗
气体导热系数小，保温材料之所以保温一般是材料中空 隙充有气体。
18
三、平壁的稳态热传导
1.单层平壁的热传导
t1 t2
b
t Q t1
t2
0 bx
b：平均壁厚，m； t：温度差，oC；
4
❖ 一、传热过程的应用
物料的加热与冷却 热量与冷量的回收利用 设备与管路的保温
❖ 二、热传递的三种基本方式
热传导 热对流 热辐射
5
1. 热传导（又称导热）
热量从高温物体传向低温物体或从物体内部高温部 分向低温部分传递。
特点：物体各部分不发生相对位移，仅借分子、原 子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量 传递。
8
3. 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。
热辐射的特点：
①不需要任何介质，可以在真空中传播；
②不仅有能量的传递，而且还有能量形式 的转移；
③任何物体只要在热力学温度零度以上， 都能发射辐射能，但是只有在物体温度较高时， 热辐射才能成为主要的传热方式。
9
二、间壁传热与速率方程
41
建筑物理：建筑围护结构的传热计算和应用
如图
15
多种材料组合成的平壁导热
求组合壁的导热量q ，关键是求组合壁的平均热阻R，其 R的计算公式如下：
R
F0
F1 R 0 .1
F2 R 0 .2
Fn R o .n
R i R e
R 平均热阻
F 0 -----与热流方向垂直的总传热面积
1）求壁体内表面温度。 2）计算多层平壁内任一
层的内表面温度。 3）求壁体外表面温度
23
平壁内部温度的计算
1）求壁体内表面 温度。
2）计算多层平壁 内任一层的内表面 温度。
3）求壁体外表面 温度
i
ti
Ri Ro
ti te
n1
R i R j
n ti
本讲主要内容：
3.1 建筑围护结构的传热过程
3.1.1建筑围护结构热转移方式 3.1.2围护结构的传热过程和传热量 3.1.3结构传热的两种方式
3.2 稳定传热
3.2.1）一维稳定传热特征 3.2.2）单层平壁的导热和热阻 3.2.3）平壁的稳定传热过程 3.2.4） 封闭空气间层的热阻 3.2.5）平壁内部温度的计算
温度波的初相角，度，即从起算时刻（一般为午夜零点）到温度波
达到最高点的时间差，以角度计（如以24小时为一周期即360℃， 则1小时相当于15 ℃）。若起算时刻区在温度出现最大值处则φ=0 30
3.4.2 谐波热作用的传热特征
平壁在谐波热作用下具有以下几个基本传热特性：
1）室外温度和平壁表面温度、内部任意截面处的温度都是 同一周期的谐波动，都可用 余弦函数表示。
15
多种材料组合成的平壁导热
求组合壁的导热量q ，关键是求组合壁的平均热阻R，其 R的计算公式如下：
R
F0
F1 R 0 .1
F2 R 0 .2
Fn R o .n
R i R e
R 平均热阻
F 0 -----与热流方向垂直的总传热面积
1）求壁体内表面温度。 2）计算多层平壁内任一
层的内表面温度。 3）求壁体外表面温度
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平壁内部温度的计算
1）求壁体内表面 温度。
2）计算多层平壁 内任一层的内表面 温度。
3）求壁体外表面 温度
i
ti
Ri Ro
ti te
n1
R i R j
n ti
本讲主要内容：
3.1 建筑围护结构的传热过程
3.1.1建筑围护结构热转移方式 3.1.2围护结构的传热过程和传热量 3.1.3结构传热的两种方式
3.2 稳定传热
3.2.1）一维稳定传热特征 3.2.2）单层平壁的导热和热阻 3.2.3）平壁的稳定传热过程 3.2.4） 封闭空气间层的热阻 3.2.5）平壁内部温度的计算
温度波的初相角，度，即从起算时刻（一般为午夜零点）到温度波
达到最高点的时间差，以角度计（如以24小时为一周期即360℃， 则1小时相当于15 ℃）。若起算时刻区在温度出现最大值处则φ=0 30
3.4.2 谐波热作用的传热特征
平壁在谐波热作用下具有以下几个基本传热特性：
1）室外温度和平壁表面温度、内部任意截面处的温度都是 同一周期的谐波动，都可用 余弦函数表示。
建筑物理之传热原理1
(
Ri
Re)
注意： R ：平均热阻 F0:与热流方向垂直的总传热面积
F1、F2、F3…:平行于热流方向的各个传热面积 R0.1、R0.2、 R0.3 …:各个传热部位的传热阻
R0=Ri+R+Re
Ri 、Re ：内表面换热、外表面换热阻 φ ：修正系数，
（三）封闭空气层的热阻 建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构
上
式 联
q
1
ti te d
1
ti te ti te Ri R Re R0
立:
i
e
q—通过平壁的传热量 w/m2
R0—平壁的总传热阻
R0—平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧 传到另一侧是所受到的总阻力 （ m2K / w）
q
ti te R0
K 0(ti
te )
K0—平壁的传热系数
1 2 3
λ1
d1
q ——通过平壁的导热量w/m2
e ——平壁外表面的温度℃
θe te
λ2 λ3 d2 d3
三、外表面的散热
θe >te ,外表面把热量以对流和辐射的方式传给室
外的空气
qe e (e te )
qe e (e te ) e ec er
qe ——外表面的散热量，w/m2 e ——外表面的热转移系数，w/（m2K)
的保温层。 空气层中的传热方式：导热、对流和辐射
主要是对流换热和辐射换热
封闭空气层的热阻取决于间层 两个界面上的边界层厚度和界 面之间的辐射换热强度。
与间层厚度不成正比例关系
在有限空间内的对流换热强度与间层的厚度、
间层的设置方向和形状、间层的密闭性等因素
有关。
传热计算
概念定义间接反映了不同材料之间热传递的能力2计算方法对于空调工程上常采用的换热器而言，如果不考虑其他附加热阻，传热系数K值可以按照如下计算：K=1/(1/Aw+δ/λ+1/An) W/(㎡·°C)其中，An，Aw——内、外表面热交换系数，W/(㎡·°C)δ——管壁厚度，mλ——管壁导热系数，W/(m·°C)传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1s通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。
3计算公式1、围护结构热阻的计算单层结构热阻R=δ/λA (K/w)式中：δ—材料层厚度（m）λ—材料导热系数[W/(m.k)]多层结构热阻A—平壁的面积，m2R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻（m2.k/w）δ1、δ2、---δn—各层材料厚度（m）λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.11）Re—外表面换热阻（m2.k/w）（一般取0.04）R —围护结构热阻（m2.k/w）3、围护结构传热系数计算K=1/ R0 (w/(m2.k))式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:Km—外墙的平均传热系数[W/（m2.k）]Kp—外墙主体部位传热系数[W/（m2.k）]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m2.k）] Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、铝合金门窗的传热系数的计算Uw =（Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg)/(Af+Ag)式中:Uw —整窗的传热系数 W/m2·KUg —玻璃的传热系数 W/m2·KAg —玻璃的面积 m2Uf —型材的传热系数 W/m2·KAf —型材的面积 m2Lg —玻璃的周长 mΨg —玻璃周边的线性传热系数 W/m2·K。
传热基本知识
周期性传热
第二节 围护结构传热过程
特征
周期性传热
（1）平壁表面及内部任一点x处的温度，都会出现和 介质温度周期Z相同的简谐波动。 （2）从介质到壁体表面及内部，温度波动的振幅逐 渐减少，即Ae>Af>Ax。这种现象叫做温度波的衰减。
（3）从介质到壁体表面及内部，各个面出现最高温 度的时间向后推延，即Φ e<Φ f<Φ x。这种现象叫做温 度波动的相位延迟，亦即从外到内各个面出现最高温 度的时间向后推延。
物体表面间的辐射换热量主要取 决于各表面温度、吸热和辐射热 的能力及其它们之间的相互位置 关系。 平均角系数（Ψ）：用于反映两 个表面之间的位置关系，只由两 表面的面积和相互位置之间的几 何关系确定，和辐射量的大小无 关。角系数值在0~1之间。
辐射
12 Q12 / Q1 21 Q21 / Q2
第二章 传热学基本知识
传热基本方式
导热 对流 辐射
围护结构的传热过程
平壁的稳定传热 平壁的周期性传热
建筑材料的热工特性
轻质成型材料 空气间层 反射绝热材料
第一节 传热基本方式
1、导热机理
导热
导热是物体不同温度的各部分直接接触而发生的热传 递现象。 导热可产生于液体、气体和固体中。单纯的导热仅能 在密实固体中发生。 它是由于温度不同的质点（分子、原子或自由电子） 热运动而传送热量，只要物体内有温差就会有导热产 生。
第二节 围护结构传热过程
周期性传热
三、周期性热作用下围护结构的热特性指标 1、 材料蓄热系数（S）
定义
把某一匀质半无限厚材料 一侧受到周期性热作用时，迎 波面（直接受到外界热作用的 一侧表面）上接受的热流振幅 Aq0与该表面的温度振幅Af之比 称为材料的蓄热系数。
化工原理课程课件PPT之第四章传热
第四章 传热
23
思考题：
气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在 里面好，还是穿在外面好？
Q
Q
bb
1 2
1 2
bb
2 1
天津商业大学
本科生课程 化工原理
第四章 传热
24
Q ti to b b
1S1 2S2
Q' ti to bb
2S1 1S2
1 2
S1 S2
Q' Q (ti
to
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第四章 传热
8
dQ dS t
n
——傅里叶定律
λ——比例系数，
称为导热系数，W/(m •℃)。
负号表示热流方向与
温度梯度方向相反。
du
dy
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本科生课程 化工原理
第四章 传热
9
§4.2.2 导热系数
1、导热系数的定义
dQ q
dS t
t
n
n
在数值上等于单位温度梯度下的热通量，λ越大导热性能
第四章 传热
§4.1 概述
化工生产中传热过程： 强化传热 削弱传热
一、传热的基本方式：
动 量 传 递 热 量 传 递
质 量 传 递
热 传 导 ：发生在相互接触的物质之间或物质（静止或层流
(导 热 ）
流动）内部，靠分子、原子、电子运（振）动。 无物质的宏观位移。
对 流 传 热 ：
自然对流 强制对流
Q t1 t2 t3 t1 tn1
R1 R2 R3
n bi
i1 i Smi
t1 t4
t1 t4
b1 b2 b3
1Sm1 2Sm2 3Sm3
传热学基本知识PPT课件
热传导与对流传热共 同起作用； （3）湍流区：
充满漩涡，混合很好， 对流为主，热阻小,温差 小。
第32页/共74页
传热学基本知识
4、对流换热方程
热对流
对流传热计算公式—牛顿冷却定律
Q At
Q A
t 1
t R
一侧对流传热推动力 一侧对流传热热阻
t (t1 t2 )
一般为传热壁面的温度与流体主体的平均温度之差。
度 再
差 乘
⊿以t温均度是t 差先修按正逆系流数计
算
对数平均 ，即
温
度
t均 t t逆
第18页/共74页
第19页/共74页
③错流和折流时的平均温度差
各种流动情况下的温度差修正系数，可以根据
两个参数查图
R T1 T2 热流体的温降 t2 t1 冷流体的温升
P t2 t1 T1 t1
冷流体的温升 两流体的最初温差
3）流体的物理性质对给热系数的影响 导热系数、比热容c、密度越大，动力粘度越小，对流传 热系数越大
第34页/共74页
传热学基本知识
热对流
2）流体有相变发生时
蒸汽的冷凝 液体的沸腾
膜状冷凝 滴状冷凝(传热系数大)
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
第35页/共74页
蒸汽冷凝时的对流传热
现2场．测采得用流经体的验流数量据，由流体在换热器进出口的状态变化而求得。
表5-2列出了常见的列管式换热器的传热系数经验值的大致范围。
3．计算法
传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热 器，传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。 传热总阻力的倒数就是传热系数。
充满漩涡，混合很好， 对流为主，热阻小,温差 小。
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传热学基本知识
4、对流换热方程
热对流
对流传热计算公式—牛顿冷却定律
Q At
Q A
t 1
t R
一侧对流传热推动力 一侧对流传热热阻
t (t1 t2 )
一般为传热壁面的温度与流体主体的平均温度之差。
度 再
差 乘
⊿以t温均度是t 差先修按正逆系流数计
算
对数平均 ，即
温
度
t均 t t逆
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③错流和折流时的平均温度差
各种流动情况下的温度差修正系数，可以根据
两个参数查图
R T1 T2 热流体的温降 t2 t1 冷流体的温升
P t2 t1 T1 t1
冷流体的温升 两流体的最初温差
3）流体的物理性质对给热系数的影响 导热系数、比热容c、密度越大，动力粘度越小，对流传 热系数越大
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传热学基本知识
热对流
2）流体有相变发生时
蒸汽的冷凝 液体的沸腾
膜状冷凝 滴状冷凝(传热系数大)
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
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蒸汽冷凝时的对流传热
现2场．测采得用流经体的验流数量据，由流体在换热器进出口的状态变化而求得。
表5-2列出了常见的列管式换热器的传热系数经验值的大致范围。
3．计算法
传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热 器，传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。 传热总阻力的倒数就是传热系数。
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③
▪ 由于是稳定传热过程，外墙三个阶段的传热量应当相等， 即：
qqnqqw
④
▪ 联立①、②、③及④式，可得：
q 1 nt n d t w 1 wR d tnR tw R wtn R twK (tntw)
式中：
K 1 1 1 1d1 RnRRw R
n w
K －墙体的总传热系数。 R －墙体的总传热阻。
，代号“℃”。 换算关系 ： T=t+273.16 一般工程计算中：T=t+273
2、热量
▪ 定义：物体吸收或放出热能的多少。 ▪ 热量的单位
国际单位制中：J，kJ
工程单位制中：cal，kcal
换算关系 ：1kcal=4.19kJ
▪ 热量与能量的区别： 我们可以说一个物体含有多少能量，但我们不能说它含有 多少热量。热量是一个过程量，只有在物体通过热传递 交换热能才谈得上热量。我们可以说一个物体放出多少 热量，吸收多少热量。
传热学基本知识PPT课件
教学目标：
➢了解稳定传热的基本概念； ➢理解稳定导热、对流换热和辐射换热的基
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的基本方式，分析导热、热 对流和辐射的基本特性及应用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§2－1 稳定传热的基本概念
二、传热的增强与削弱
1、增强传热的基本途径 QKFt
（1）提高传热系数 （2）增大传热面积 （3）增大传热温差
2、增强传热的方法
（1）改变流体的流动状况 （2）改变流体的物性 （3）改变换热表面情况
3、削弱传热的方法
（1）热绝缘 （2）改变表面状况
围护结构传热原理与计算
1 单层匀质平壁的导热程方程
由傅立叶导热方程得：
qx
d
dx
e i
d
i
e
d
i
e
d
由稳定传热知：
q i e d
d 定义为热量有平壁内表面传至外表面的过程中所遇到的阻力。
单位为： (m2 K /W )
表示平壁抵抗热流通过的能力。
第一节 稳定传热
平壁内的导热过程 （2）经过多层壁的导热
m1
R j R1 R2 Rm1
j 1
从1层到m-1层的热阻之和
第一节 稳定传热
平壁内部温度的计算e Nhomakorabeate
Re R0
ti
te
e
ti
R0 Re R0
ti
te
第二节 周期性不稳定传热
定义
当外界热作用随时间而变时，围护结构内 部的温度和通过围护结构的热流量亦发生
变化，这种传热过程称为不稳定传热。
谢 谢！
室外气温
评价一个地区气候冷暖程度的直接而简单的指标。
室外气温的变化特征
te t cos( k ) 周期性
1
平壁内的导热过程 （3）通过组合壁的导热（组合壁图）
第一节 稳定传热
平壁的稳定传热过程
1、内表面吸热
qi i ti i
2、平壁材料层导热
q
d1
i e
d2
d3
3、外表面散热
1 2 3
qe e e te
第一节 稳定传热
平壁的稳定传热过程
q
1
ti te d
1
K0 ti te
i
e
当 ti te 1℃ 时，在单位时间内通过
知识点：通过肋壁的稳定传热PPT
知识点：通过肋壁的稳定传热
在实际工程中通过肋壁传热的设备应用较多。例如采暖 λ 用的翼型散热器和串片式散热 tf1 器，通风、空调用的空气加热 tw2 tw2,m tf2 α1 器和冷却器，锅炉用的铸铁省 α2 F2′ F2″ tw1 煤器等等，都是采用肋壁以达 F1 到增强传热的目的。 Φ1 设有一平壁厚度为δ ，导 热系数为λ ，壁和肋用同样材 δ 料制成的，设肋壁表面积为 F tw1 Φ tw2 tf2 (它等于肋片表面积 F2加肋与 tf1 1 1 δ 肋之间壁的表面积 F2 ，即 F αη F λF αF 图1 通过肋壁的稳定传热 F2 F2 ），无肋壁的光壁面
1
1
W/m2.℃
（2）
式中 β —肋化系数，为肋壁面面积与光壁面面积之比， β =F2/F1。 这里有两个问题需要说明。 （1）肋壁应安装哪一侧 对但层平壁，若忽略导热热阻，可得传热系数
1 2 k 1 2
就是说，传热系数k永远小于两个换热系数中最小的一 个，要想提高传热系数，只有减小换热系数小的一侧的热阻
t w2 tf2 称肋片效率，它表示肋壁的实际散热量与假定整个肋壁都具 有相同的肋基温度的理想散热量之比。它取决于肋片材料的
t w2,m tf2
（d）
知识点：通过肋壁的稳定传热
导热系数，肋片与周围介质间的复合换热系数，肋片的几何 形状和尺寸等。 将（d）式的 t w2,m t f 2 (t w 2 t f 2 ) 代入（c），并相 加（a）、（b）、（c），消去tw1和tw2 ，得
1 1 1 2 2
知识点：通过肋壁的稳定传热
为F1，光壁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热流体的温度tf1，复合换热系数α 1，肋壁侧冷 流体的温度tf2，复合换热系数α 2；光壁面温度tw1，肋基壁 面温度tw2 ，肋壁的平均温度为tw2,m。假定tf1＞tf2 、α 1 ＞ α 2，则在稳定传热条件下，通过肋壁的传热热流量可以写成 如下形式 （a） 1 (t f 1 t w1 ) F1 光壁面吸热 t w1 t w 2 （b） F1 壁面导热 （c） 2 (t w2,m t f 2 ) F2 肋壁放热 令
在实际工程中通过肋壁传热的设备应用较多。例如采暖 λ 用的翼型散热器和串片式散热 tf1 器，通风、空调用的空气加热 tw2 tw2,m tf2 α1 器和冷却器，锅炉用的铸铁省 α2 F2′ F2″ tw1 煤器等等，都是采用肋壁以达 F1 到增强传热的目的。 Φ1 设有一平壁厚度为δ ，导 热系数为λ ，壁和肋用同样材 δ 料制成的，设肋壁表面积为 F tw1 Φ tw2 tf2 (它等于肋片表面积 F2加肋与 tf1 1 1 δ 肋之间壁的表面积 F2 ，即 F αη F λF αF 图1 通过肋壁的稳定传热 F2 F2 ），无肋壁的光壁面
1
1
W/m2.℃
（2）
式中 β —肋化系数，为肋壁面面积与光壁面面积之比， β =F2/F1。 这里有两个问题需要说明。 （1）肋壁应安装哪一侧 对但层平壁，若忽略导热热阻，可得传热系数
1 2 k 1 2
就是说，传热系数k永远小于两个换热系数中最小的一 个，要想提高传热系数，只有减小换热系数小的一侧的热阻
t w2 tf2 称肋片效率，它表示肋壁的实际散热量与假定整个肋壁都具 有相同的肋基温度的理想散热量之比。它取决于肋片材料的
t w2,m tf2
（d）
知识点：通过肋壁的稳定传热
导热系数，肋片与周围介质间的复合换热系数，肋片的几何 形状和尺寸等。 将（d）式的 t w2,m t f 2 (t w 2 t f 2 ) 代入（c），并相 加（a）、（b）、（c），消去tw1和tw2 ，得
1 1 1 2 2
知识点：通过肋壁的稳定传热
为F1，光壁ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热流体的温度tf1，复合换热系数α 1，肋壁侧冷 流体的温度tf2，复合换热系数α 2；光壁面温度tw1，肋基壁 面温度tw2 ，肋壁的平均温度为tw2,m。假定tf1＞tf2 、α 1 ＞ α 2，则在稳定传热条件下，通过肋壁的传热热流量可以写成 如下形式 （a） 1 (t f 1 t w1 ) F1 光壁面吸热 t w1 t w 2 （b） F1 壁面导热 （c） 2 (t w2,m t f 2 ) F2 肋壁放热 令
第6章 热交换过程及换热器
制冷与低温技术原理
( 六)
多媒体教学课件 李文科 制作
第六章 热交换过程及换热器
第一节 制冷机中热交换设备的传热
过程及传热计算方法
第二节 蒸 发 器 第三节 冷 凝 器
第四节 蒸发器供液量的自动调节
第五节 制冷系统的传热强化与削弱
第一节 制冷机中热交换设备的 传热过程及传热计算方法
内 容 提 要
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
图6－1 圆管壁的传热过程
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
以圆管外壁面面积为基准计算，传热系数ko为 1 ko (6－8) do 1 do do 1 ln d i hi 2 d i ho 工程计算中，当圆管的内、外径之比 do/di≤2时，式(6 －8) 1 可简化为 ko do 1 do 1 (6－9) d i hi d m ho 1 ko 或 d o 1 Ao 1 (6－10) d i hi Am ho 式中：δ—圆管壁厚，m；λ—圆管热导率，W/(m· K)； dm—圆管内、外直径的算术平均值，m； Am—圆管内、外表面面积的算术平均值，m2。
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
平均温差Δtm与介质的流动形式有关。如图6－3所示，冷、
热流体的流动形式主要有 4 种：两者平行且同向流动时称 为顺流；两者平行而反向流动时称为逆流；彼此垂直的流 动称为交叉流；图6－3d所示的情形称为混合流，对应于蛇 形管换热器中的流动情形。 在顺流和逆流情况下，冷、热流体的温度变化如图6－ 4所示。可以证明，当冷、热流体的热容量 (质量流量与比 热容的乘积)在整个换热面上均为常量、传热系数k在整个 换热面上不变、换热器无散热损失、沿换热面轴向的导热 量可以忽略不计，以及换热器中任何一种流体都不能既有 相变又有单相对流换热时，换热器内的平均传热温差取两 端温差的对数平均值温差，计算式如下：
( 六)
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第六章 热交换过程及换热器
第一节 制冷机中热交换设备的传热
过程及传热计算方法
第二节 蒸 发 器 第三节 冷 凝 器
第四节 蒸发器供液量的自动调节
第五节 制冷系统的传热强化与削弱
第一节 制冷机中热交换设备的 传热过程及传热计算方法
内 容 提 要
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
图6－1 圆管壁的传热过程
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
以圆管外壁面面积为基准计算，传热系数ko为 1 ko (6－8) do 1 do do 1 ln d i hi 2 d i ho 工程计算中，当圆管的内、外径之比 do/di≤2时，式(6 －8) 1 可简化为 ko do 1 do 1 (6－9) d i hi d m ho 1 ko 或 d o 1 Ao 1 (6－10) d i hi Am ho 式中：δ—圆管壁厚，m；λ—圆管热导率，W/(m· K)； dm—圆管内、外直径的算术平均值，m； Am—圆管内、外表面面积的算术平均值，m2。
第一节 热交换设备的传热过程及传热计算
平均温差Δtm与介质的流动形式有关。如图6－3所示，冷、
热流体的流动形式主要有 4 种：两者平行且同向流动时称 为顺流；两者平行而反向流动时称为逆流；彼此垂直的流 动称为交叉流；图6－3d所示的情形称为混合流，对应于蛇 形管换热器中的流动情形。 在顺流和逆流情况下，冷、热流体的温度变化如图6－ 4所示。可以证明，当冷、热流体的热容量 (质量流量与比 热容的乘积)在整个换热面上均为常量、传热系数k在整个 换热面上不变、换热器无散热损失、沿换热面轴向的导热 量可以忽略不计，以及换热器中任何一种流体都不能既有 相变又有单相对流换热时，换热器内的平均传热温差取两 端温差的对数平均值温差，计算式如下：
第二章 传热原理及计算
第一节 稳定传热
五、平壁内部温度的计算
m 1 ti t e m ti ( Ri R j ) R0 j 1
ti q ( Ri R j )
j 1
m 1
第一节 稳定传热
[例2-2]已知室内气温为15℃，室外气温为-10℃，试计
算通过下图所示的砖墙和钢筋混凝土预制板屋顶的热 流量和内部温度分布。Ri =0.115 m2· K/W，Re =0.043 m2· K/W；
修正系数值086093096098010019020039040069070099三平壁的稳定传热过程传热过程室内外热环境通过围护结构而进行的热量交换包含导热对流以及辐射换热方式温度场不随时间变化的传热过程稳定传热过程te传热过程经历三个阶段iriciric01376有肋状突出物的顶棚hs0301187墙面地面表面平整或有肋状突出物的顶棚hs03表面特性2平壁材料层的导热te外表面把热量以对流和辐射的方式传给室外的空气erec005190外墙和屋顶夏季01760外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板008120闷顶外墙上有窗不采暖地下室上面楼板006170与室外空气相通的不采暖地下室上面楼板004230外墙屋顶与室外空气直接接触的表面冬季表面特征季节平壁的总传热阻表示热量从平壁一侧传到另一侧是所受到的总阻力m平壁的传热系数物理含义
温层。
空气层中的传热方式：
– 导热、对流和辐射 – 主要是对流换热和辐射换热
封闭空气层的热阻取决于间层两个
界面上的边界层厚度和界面之间的辐射换热强 度。 热阻的大小与间层厚度不成正比例关系
第一节 稳定传热
在有限空间内的对流换热强度与间层的厚度、间层的
设置方向和形状、间层的密闭性等因素有关。
传热学基本知识
铜 铝 钢 不锈钢 木材 红砖
383 204 约47 29 0.12 0.23～0.58
矿渣棉 玻璃棉 珠光砂 碳酸镁
水 空气
0.04～0.046 0.037
0.035
0.026～0.038 约0.58 0.023
2.3对流换热 2.3.1特征 自然对流
受迫对流
2.3.2对流换热的计算
热阻形式：
qc c ( t)
传热R系＝数R1为＋R2 ＋R3 ＝0.04＋0.065＋0.125＝0.23(m2·℃/W)
K＝ ＝＝4.35[W/(m2·℃)]
热流通量为
q＝K·Δt＝4.35×(30－5)＝109(W/m2)
求房屋外墙的散热量q以及它的内外表温度tw1和tw2。已 知外墙厚度δ=360 ㎜，室外温度tf1=-10℃，室内温度 tf2=18℃，墙的导热系数λ=0.61W/m·℃，内表面换热系 数α1=8.7W/㎡·℃ ，外表面换热系数α2=24.5 W/㎡·℃
热辐射 通过以上对导热和对流换热过程的介绍，我们知道，无论导热 和对流，都必须通过冷热物体的直接接触来传递热量，但热辐 射则不同。热辐射是依靠物体表面发射可见和不可见的射线来 传递热量。物体表面每平方米每秒对外辐射的热量称为辐射力 E，其大小与物体表面性质和温度有关。
2.2稳定导热
2.2.1单层平壁稳定导热
第2章 传热学基本知识
掌握导热、热对流、对流放热、热辐射、辐射换热、 传热、热阻等的基本概念；掌握传热过程的特点及过 程；了解稳定传热和不稳定传热的概念；理解传热的 强化与削弱的基本途径。
传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。我们在 设备工程中所涉及的传热学的知识，主要是为了学习 供暖工程打基础。在供暖工程中，供暖热负荷的确定 需要计算围护结构的传热量，建筑物的围护结构传热 主要是通过外墙、外窗、外门、顶棚和地面。
【建筑热工学课件】第二部分 1.传热基本原理
热辐射的本质与特点
•热辐射的本质决定了辐射传热有如下特点： 1)在辐射传热过程中伴随着能量形式的转化，即物体的内能首 先转化为电磁能向外界发射，当此电磁能落到另一物体上而被吸 收时，电磁能又转化为吸收物体的内能； 2)电磁波的传播不需要任何中间介质，也不需要冷、热物体的 直接接触。如太阳光。 3)凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论它们的温度高低都 在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。因此，辐射传热是物体 之间互相辐射的结果。当两个物体温度不同时，高温物体辐射给 低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，从而使高 温物体的能量传递给了低温物体。
T1 T2 q d
q——单位面积、单位时间的热流量(W／m2)； ——壁体材料的导热系数(W／(m · K))； d——壁体的厚度(m)。
•导热系数入值反映了壁体材料的导热能力，在数值上等于： 当材料层单位厚度内的温度差为1K时，在单位时间(h)内通 过1㎡表面积的热量(w)。
1.1.1 导热
辐射本领、辐射系数和黑度
由于物体在同一温度状态下不同波长的辐射能力并不相同，从而 形成各自特有的辐射光谱。
图1．2—9所表示的为同温度下不同物体的辐射光谱。图中1曲线表示黑体的辐射光谱。 对于黑体，我们已经知道它能吸收一切波长的外来辐射。由图中可以看出，它还能向 外发射一切波长的辐射能，且在同温度下其辐射本领最大，只是随着波长的变化，它 的单色辐射本领有所不同。值得注意的是“黑体”并不是指物体的颜色。（粗冰晶、 书写纸）
1.1.3 辐射
（2） 辐射能的吸收、反射和透射 当能量为I 0 的热辐射能投射到一物体的表面时，其中一部分 I a 被物体表面吸收，一部分 I 被物体表面反射，还有一部分I 可能 r 透过物体从另一侧传出去。
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知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
1.大平壁稳定传热量计算公式 如图 1 所示，设有一导热 t λ tf1 系 数 λ 为常 数 ， 厚 度为 δ ， F tw1 面积为 Fm 2 的平壁，两侧分别 α 为温度 t f1 的热流体和 t f2 的冷 tw2 α tf2 流 体， 两侧 的 换 热 系数分别 为α 1和α 2，两侧壁面温度 Φ 分别为 t w1 和 t w2 。又设壁的长 δ 度和宽度远大于它的厚度， 0 x 可认为热流方向与壁面垂直。 tf1 tw1 Φ tw2 tf2 若 各 处 温 度 和 传 热 量 不随时 1 1 δ α F α F λ F 间变化，则为稳定传热过程。 图1 大平壁稳定传热 由于平壁的两个表面既和
t w1 t w 2
F
1 2F
tw2 t f 2
考虑稳定传热，各点温度tf1、tw1、tw2、tf2及传热量Φ 不随时间变化，且Φ 相等，将三式相加消去tw1和tw2得
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
1 1 1 F F 2 F tf1 tf 2
W
（1）
tf1 tf 2
R 1 R R 2
tf1 tf 2 Rk
Rk称传热热阻，对单层平壁它由两个换热热阻和一个导 热热阻串联组成，即 Rk R 1 R R 2
1 1 1 F F 2 F
℃/W
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
上式还可写成
k (t f 1 t f 2 ) F
WW/Βιβλιοθήκη 2.℃（2）（3）
式中
K
1 1 2
1
1
称为传热系数。 2.传热系数及意义 传热系数在数值上等于当冷热流体温差为1℃时，单位 时间通过单位面积上的传热量。是反映传热过程强弱的指标 它与冷热流体的性质、流体流动情况、壁面材料、壁面几何 尺寸和安装位置等因素有关
热表面以固体导热方式将热量传递到冷表面 t w1 t w2 F （b）
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
冷表面以对流换热和辐射换热的形式把热量传递给冷流 体和其他冷表面 （c） 2 (t w2 t f 2 ) F 将上述三式改写成
1 t f 1 t w1 1 F
2 1 1 2
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
冷热流体间有对流换热，又和其他冷热表面间有辐射换热， 若以对流换热为主，则按对流换热的公式计算传递的热量， 将辐射换热量折合成相应的对流换热量，用加大对流换热系 数来表示。这个考虑了辐射换热量而加大后的换热系数，称 复合换热系数（在复合换热中详细讲解），现认为前面的换 热系数α 1和α 2均为复合换热系数。按前面讲述整个传热过 程分三个阶段： 热流体和其他热表面以对流换热和辐射换热的形式把热 量传递给热表面（按对流换热公式计算） （a） 1 (t f 1 t w1 ) F
1.大平壁稳定传热量计算公式 如图 1 所示，设有一导热 t λ tf1 系 数 λ 为常 数 ， 厚 度为 δ ， F tw1 面积为 Fm 2 的平壁，两侧分别 α 为温度 t f1 的热流体和 t f2 的冷 tw2 α tf2 流 体， 两侧 的 换 热 系数分别 为α 1和α 2，两侧壁面温度 Φ 分别为 t w1 和 t w2 。又设壁的长 δ 度和宽度远大于它的厚度， 0 x 可认为热流方向与壁面垂直。 tf1 tw1 Φ tw2 tf2 若 各 处 温 度 和 传 热 量 不随时 1 1 δ α F α F λ F 间变化，则为稳定传热过程。 图1 大平壁稳定传热 由于平壁的两个表面既和
t w1 t w 2
F
1 2F
tw2 t f 2
考虑稳定传热，各点温度tf1、tw1、tw2、tf2及传热量Φ 不随时间变化，且Φ 相等，将三式相加消去tw1和tw2得
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
1 1 1 F F 2 F tf1 tf 2
W
（1）
tf1 tf 2
R 1 R R 2
tf1 tf 2 Rk
Rk称传热热阻，对单层平壁它由两个换热热阻和一个导 热热阻串联组成，即 Rk R 1 R R 2
1 1 1 F F 2 F
℃/W
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
上式还可写成
k (t f 1 t f 2 ) F
WW/Βιβλιοθήκη 2.℃（2）（3）
式中
K
1 1 2
1
1
称为传热系数。 2.传热系数及意义 传热系数在数值上等于当冷热流体温差为1℃时，单位 时间通过单位面积上的传热量。是反映传热过程强弱的指标 它与冷热流体的性质、流体流动情况、壁面材料、壁面几何 尺寸和安装位置等因素有关
热表面以固体导热方式将热量传递到冷表面 t w1 t w2 F （b）
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
冷表面以对流换热和辐射换热的形式把热量传递给冷流 体和其他冷表面 （c） 2 (t w2 t f 2 ) F 将上述三式改写成
1 t f 1 t w1 1 F
2 1 1 2
知识点：大平壁稳定传热计算及传热系数
冷热流体间有对流换热，又和其他冷热表面间有辐射换热， 若以对流换热为主，则按对流换热的公式计算传递的热量， 将辐射换热量折合成相应的对流换热量，用加大对流换热系 数来表示。这个考虑了辐射换热量而加大后的换热系数，称 复合换热系数（在复合换热中详细讲解），现认为前面的换 热系数α 1和α 2均为复合换热系数。按前面讲述整个传热过 程分三个阶段： 热流体和其他热表面以对流换热和辐射换热的形式把热 量传递给热表面（按对流换热公式计算） （a） 1 (t f 1 t w1 ) F