传热原理优秀课件

（3）层与层之间两接触面的温度t2和 t3是未知数。
图3-5 多层圆筒壁的导热
通过各层的热量：
Q1
2L(t1
1 ln
t2) r3
r1
Q2
2L(t 2
1 ln
t3) r3
r2
Q3
2 L(t3
1
ln
t4) r4 r3
在稳定状态下，通过各层的热量都是相等的，即:
Q1＝Q2＝Q3＝Q。
即有：
t1t2 2Q L11lnrr1 2 t2t3 2Q L12 lnrr2 3 t3t4 2Q L13lnrr3 4
②条件：温差、发射电磁波。 ③取决于：两物体空间位置（角度系
数）、表面特性（黑度）。
3.1 稳定态导热 定义：即导热系统内各部分的温度不随时间发生变化， 或者说同一时间内传入物体任一部分的热量与该部分物体 传出的热量是相等的。
导热作用是物体内部两相邻质点（如分子，原子，离子） 通过热振动，将热量依次传递给低温部分，如炉壁的散热， 就存在导热作用。
1F
Q2
t2 t3 S
2F
假定均为稳定热态，通过物体的热流应相等，即
Q1=Q2＝Q
按和比定律得：
Q(t1t2)(t2t3) t1t2
S1 S2
S1 S2
1F 2F
1F 2F
对平壁，若内外侧面积都相等，也可将F提出：
Q t1 t2 F S1 S2 1 2
可看出：通过两层平壁导热的热流等于两层的热压之 和与两层热阻之和的比值，即
传热原理
传热，它是极为普遍而又重要的物理现象。冶金生 产过程无论是否伴随化学反应或物态转变，热量传输 往往对该过程起限制作用。
传热的动力：温差 本章研究传热的内容：
1.传热方式 2.特定条件下传热速率
提高传热速率——提高生产率 降低传热速率——提高热效率（节能）
传热学的任务 研究不同条件下热压和热阻的具体内容和数值，
②条件：温差、无物质宏观运动。 ③取决于：物质本身的物性。
（2） 对流传热（对流）
①定义：有流体存在，并有流体宏观运动情况 下所发生的传热叫对流。
②条件：温差、有物质宏观运动。 ③取决于：物质本身的物性、流动状态。
（3）辐射传热（辐射）
①定义：物体因受热发出热辐射能，高温 物体失去热量而低温物体得到热 量，这种传热方式叫辐射传热。
Q t1 t2 F2 F1
S
ln F2
F1
于是
Q t1 t2 S
F均
F 2 F1
式中： ln F 2
F1
称为F2与F1的对数平均值。
2、多层圆筒壁的导热
假设：
（1）各层之间接触很好，两接触面具 有同 样的温度；
（2）已知多层壁内外表面温度为t1和 t4，各层内、外半径为r1、r2、r3、r4，各 层导热系数为λ1、λ2、λ3。
3.1.2 导热系数
导热系数λ ：单位时间、单位面积、温差为1C传 递的热量，即单位传热量。
1）单位：w/mc
2）物理意义：物体的导热能力，q导热能力
3）影响因素：
a.物质种类：气：0.006~0.6 w/mc
液：0.07~0.7w/mc
金属：2.2~420w/mc；其中纯银最高，铜、金、铝次之。
在半径r处取一厚度为dr的薄层，若圆筒的长度为L， 则半径为r处的传热面积为A=2πrL。
根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为：
Qλdt2πRL W dr
以λ表示平均导热系数，分离变量后积分得：
λt2 dt
Q t1
r2 r1
dr 2πrL
λ Q(t1
t2)2π 1rLlnrr12
整理后得：
Qt1t2 t1t3 R1R2 R1R2
当Q求出后，可求出中间温度t2:
t2
t1
Q S1
1F
或
同样方法证明，通过几层平里的导热量为：
式中：
Q t1 t n1 W n Ri i1
Ri
Si i Fi
注意：（1）在推导多层平壁公式时，曾假定各层紧密接触， 而接触的两表面温度相同。实际中往往由于表面不平滑两相邻 面很难紧密贴在一起，而且由于空气薄膜的存在，将使多层热 阻增加。这种附加热阻称为“接触热阻”，其数值与空隙大小， 充填物种类及温度高低都有关系。
3.l.4 圆筒壁的稳定态导热
1、单层圆筒壁导热
平壁导热的特点是导热面保持不变，筒壁导热导热面 积不断地增大。
假定温度沿表面分布均匀，而且等温面都与表面平行, 即温度只沿径向改变。
假设 （1）圆筒的内半径为r1，内壁温度为t1，
半径为r2，外壁温度为t2。 （2）温度只沿半径方向变化，等温面为
同心圆柱面。
等温面：物体内温度相同的所有点联成的面积称为等温面。
3.1.1 导热的基本方程式（傅立叶方程式）
如图3-1所示：设两等温面间距离为dx， 温差为dt，则传导的热量Q（W），应与温 度差及传热面积成正比,而与距离成反比：
得：
Q dt F W dx
λ的单位为：
Q W W/m.0C
dtF 0Cm2 dx m
（2）当应用公式时，须要确定各层的平均导热系数。 因而要知道各接触面的温度。但实际中往往难于测定这些温度。
为解决这一问题，一般采用试算逼近法。 （a）先假定接触面温度为两极端温度的某种中间值，依此算 出Q值后，再验算中间温度（见下例）。 （b）若相差太多则以验算结果为第二次假定温度，再算一次。 直至两个数值相近为止。
均 F
℃/w
即热阻与壁厚成正比，而与平均导热系数及传热面积成反比
2、多层平壁的稳定态导热
已知壁内外两侧温度为各层厚度为t1、 t3，各层壁厚为S 1及S 2，导热系数分别为 λ1、λ2。假定两层壁为紧密接触，且接触面 两边温度相同，并假令其为t2（图3－3）。
第一层平壁： 第二层平壁：
Q1
t1 t 2 S1
b.物理状态：温度、压力、密度、湿度等，其中温度是
最重要的因素。
4）函数： λt＝λ0 + b t W/m℃
1、单层平壁的稳定态导热
设壁两侧温度分别为t1、t2，壁厚为S。稳定热态下的 导热方程：
Q t1 t 2 s
w
均 F
可见：平壁稳定导热时的“热压”即为壁两 侧的温度差，而“热阻”则为：
R S
从而能计算出传热量大小，并合理地控制和改善传热过 程。
在学习过程中，首先分别研究各种传热方式单独存在 时的传热规律和热阻，然后再扩大到研究一般的实际传 热过程。
传热方式
导热
对流
辐射
(1) 传导传热（导热）
①定义：在一个连续介质内若有温差存在，或者 两温度不同的物体直接接触时，在物体 内没有可见的宏观物质流动时所发生的 传热现象叫导热。