综合传热的性质和作用

4 一种流体通过多层圆筒壁传热给另一种流体
r1 r2 r3 r4 t1
t2
ql
1
（t1t2）
n
1 lndi1
1
g1d1 i1 2
di
d g2 n1
5 窑内火焰空间内的传热
Fw
火焰
窑
Fm
墙
玻璃液
燃料在窑内燃烧，将热量以对流和辐射的形式传递给物料和 窑墙的过程，窑内的温度场、压力场和速度场是不均匀的。
q1
t1 t1/ 1
t1 t1/ 1
②平壁内部的导热
R1 1 g1
q/
t/ 1
t
/ 2
s
③平壁外表面与低温流体之间的对流和辐射换热
q2
t/ 2
t2
1
t/ 2
t2
1
R2 2 g2
R对1
R对2
t1 •
•t1/
t2/ •
• t2
R辐1
R导
R辐2
Q
q q1 q/ q2
q
t1 t2 1 s
辐射传热——气体与固体之间
qRw /gC0[(1T0g0)4(1T0w 0)4]
qRR(t1t2)
Rt1 1t2{w /gC 0[(1T 0g0)4(1T 0w 0)4]}
RR
1 R
1 一种流体通过器壁向另一种流体传热
t1 •
窑内
t1/ • Q
窑外 Q
• t2/
w
• t2
s
①高温流体与平壁之间的对流和辐射换热
qRtg 1tw
tgtw tgtw
tgtw RR
R
{w /gC0[(1T0g0)4(1T0w0)4]}
例：有—座玻璃池窑的胸墙，用 450mm 厚的硅砖 砌筑，测得其内表面的温度为 1500℃ ，外表面的 温度为 350℃ ，λ=0.92+0.7×10-3t W/m.℃ ，求通 过硅砖的散热损失是多少？
窑外 冷空气
q1s1st2 1 t.2 ..sn11t1 nsti21
g1 1 2
n g2
g1 i1 i
g2
3 一种流体通过圆筒壁传热给另一种流体
圆筒壁的导热面积沿热流方向改变，一般计算单
位长度圆筒壁得传热量qL。
ql
Q l
d2
t2
d1 t2/ t1 t1/
①筒壁内流体与筒内壁之间的对流和辐射换热
1
K (t1 t2 )
g1 g2
综合传热系数:
1 K
t1 t2 1 s 1 g1 g2
（W/m2·℃）
2 一种流体通过多层平壁传热给另一种流体
t1 Q1 • tw1
•t界1• t界2 Q2
Q
窑内 火焰或焰气
Q
• t界3
Q3
空硅 耐 气藻 火 夹土 砖 层砖
• tw2
红
t2
砖
窑墙，共n层
ql1
t1 t1/ 1
t1 t1/ 1
(R1 1)d1 g1d1
②圆筒壁的导热
ql/
t/ 1
t
/ 2
1 ln d 2
2 d1
③筒外壁与低温流体之间的对流和辐射换热
ql2
t/ 2
t2
1
t/ 2
t2
1
R2 2 g2
ql1ห้องสมุดไป่ตู้ ql/ ql2
ql
1
t1 t2 1 ln d2
1
g1d1 2 d1 g2d2
窑墙的热量。
火焰
Qgm Qcgm
Qwm
QmQgmQg cmQwm
物料
Q gmm gC 0[(1T 0g0)4(1 T 0 m 0)4]A m
Qg cm gm(TgTm)Am
Q w m mw (1 g)C 0 [(1 T 0 w 0 )4 (1 T 0 m 0 )4 ]A m
习题课
导热
qt1 t2 t1 t2 t
解：根据傅立叶公式
Q stA1.040 (5 .1 23 050)2075.2kw
每天用煤
24360075.2 2.09104 310.9kg/d
例：在外径为140 mm的蒸气管道外包扎保温材 料，以减少热损失。蒸气管外壁温度 为390℃， 保温层外表温度不大于40℃。保温材料的 λ=0.1+0.0002t (t的单位为℃。λ的单位为W/ （m·℃）)。若要求每米管长的热损失Q/L不大 于450W/m，试求保温层的厚度以及保温层中温 度分布。
解：据导热公式：
Q q A 7 3 5 2 0 1 4 7 0 0 ( W )
例：一炉子的炉墙厚13cm，总面积为20m2，平均导 热系数为1.04w/m·k，内外壁温分别是520℃及 50℃。
（1）试计算通过炉墙的热损失。
（2）如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg， 问每天因热损失要用掉多少千克煤？
简化与假定窑内的传热过程：
(1)火焰在窑内各处的温度相等，Tf； (2) 火焰黑度与其吸收率相等（f=Af），其数值根据Tf计算； (3) 火焰完全充满空间（角系数）；
(4) 物料表面各处的温度相等，Tm； (5) 物料表面的黑度为一定值，m； (6) 窑墙（含窑顶）内表面各处的温度相等，Tw； (7) 窑墙表面的黑度为一定值， w； (8) 窑体损失与周围外界的热量恰好等于火焰以对流方式传给
s
s Rt
q t1 tn1 t1 tn
n si
i1 i
n
Rti
i1
ql
Q l
t1 t2 t 1 ln r2 Rt
2 r1
ql
Q l
n
t1 tn1
t
1 lnri1 Rt
i1 2i
ri
对流换热
q
(tw
t
f
)
t 1
辐射传热
qRt1 1t2
t1t2 t1t2
t1t2 RR
R {nC0[(1T 010)4(1T020)4]12}
综合传热的性质和作用
qd
t1 t2 s
导热
Rd
s
对流换热
qc
tg
1
tw
1 Rc
辐射传热——固体与固体之间
qRnC0[(1T 010)4(1T 020)4]12
qR
t1 t2 RR
t1 t2 1
R
Rt1 1t2{nC 0[(1T 0 1 0)4(1 T 0 2 0)4]12}
RR
1 R
解：
例：耐火砖与红砖砌成的炉墙 s1=150mm ， λ1=1.16W/m.℃ ， s2=200mm ， λ2 = 0.7w/m .℃ ， t1= 300 ℃ ， t3=－5 ℃ ， 炉墙 总面积 20m2，求：
（1）求通过炉墙的散热损失Q ?
（2）界面温度t2 ？
t1
t2
t3 粘红
土砖
q
q砖
s1 s2 1 2
解： 先求保温层在平均温度下的导热系数，即： （1） 保温层厚度： 得r3=0.141m 故保温层厚度为：
（2）保温层中温度的分布 设保温层半径r处，温度为t，代入式可得：
解上式并整理得：
例：空气横向流过单根圆管的对流换热,管壁平均 温度 tw=69℃ ，空气温度 tf=20 ℃ ，管子外径 d=14mm ，加热段长80mm，加热段的输入功率 8.5w，如果全部热量通过对流换热传给空气，求 表面的对流换热系数多大？