《食品工程原理》第五章---传热复习过程

黄铜 85.5 石棉板 0.12 空气 0.026
对水果蔬菜(ww>0.60)，Sweat(1974) ：
λ0.1 0 4.84 w w 9W 3m /K
对肉类(ww：0.60～0.80) ，Sweat(1975) ：
λ0.00 8.0 w 5w2W m /K
对许多固态和液态食品物料，Sweat(1986) ：
求 热 流 密 度 及 两 层 面接 处触 的 温 度 。
解：
q
T1
n
Tn1 δi
λ i 1 i
T T1
q
δ1/λT11
T3
δ2/λ2
25(2) 0.25/9.70.20/0.07
T2
8.4W/m2
q T1 T2 ,
8.4 25T2
q T3
δ1 /λ1
0.25/0.7
x
解 得 T2： 2 2C
(W)
Φ
T1 Tn1 n δi
i1 λi Ami
λ2 λ1
r1 r2
r3
例 题 2 ：Φ 2 .358m m 的 汽包 管蛭 外石 先保 温 层m， m ,厚 5 热导率0.(0m7K0)W再 ;/ 包石棉泥层m， m热 ,厚 导1率 0 0.151WK/)(。 m 汽管和石表棉面泥温外度分别 和为12
n
（temperature gradient）
grT adlim (T)T n 0 n n
T+Δ T T
5.2B 傅立叶定律和热导率
1.傅立叶定律
q λ T n
式中 λ —热导率（thermal conductivity）,W/(m·K)
2.热导率
λ：物质在单位温度梯度时所通过的热流密度 一般情况下,金属的热导率最大,固体非金属次之，
稳态传热 （steady-state heat transfer）
温度分布不随时间而改变的传热过程
非稳态传热 温度分布随时间改变的传热过程
3.热流量和热阻
热流量（heat flow rate）：
ΦdQ W
dt 热流密度 又称热通量（heat flux）：
qΦdQ W/2m A Adt 热流量（传热过程速率）= 温度差(推动力)
)ΔT δ/λ
ΦqAΔT /(λ δ)A
q T2 dx
δx
5.3B 通过多层平璧的稳态导热
稳态导热，各层 q 相等
T
qT1T2T2T3T3T4
δ1/λ1 δ2/λ2 δ3/λ3 T 1
应用加比定律
T2
q
T1T4
δ1/λ1δ2/λ2δ3/λ3
推广到n层
q
T1
n
Tn1
δi /λi
i1
q T3
T4
x δ1 δ2 δ3
Φ
qA
T1
n
Tn1 δi
i1 λi A
n
R
δi
i1 λi A
—总热阻,K/W
例 题 1 ： 冷 库 壁 外 红层 砖为 ， 厚 2 5热 0 m导 m ,率
0.7W/(Km)内 , 层为软木，厚 mm2热 ,0导 0 率0.07 W / (mK ) 。 库 壁 外 和 内温表度面分 别 为C2和52C 。
式中w—质量分数，各下角标：c为碳水化合物，
p 为蛋白质，f 为油脂，a 为灰分，w为水分
第二节 热传导
5-2 傅立叶定律
5.2A 温度场和温度梯度 5.2B 傅立叶定律和热导率
5-3 通过平壁的稳态导热
5.3A 通过单层平壁的稳态导热 5.3B 通过多层平璧的稳态导热
5-4 通过圆筒壁的稳态导热
Φ
ΔT
δ/λAm
5.4B 通过多层圆筒壁的稳态导热
Φ2πL T1T2 2πL T2T3
lnrr12/λ1
lnrr23/λ2
用加比定律Φ 2πLT1T3
λ11l
nr2 r1
λ12 lnrr23
T3 T2 T1
Φ
推广到n层
引
Φ
2πL(T1 Tn1
n1
i1 λi
ln ri1 ri
)
Ami 2πrmi L
液体较小，气体最小. 金属的λ：50～400W/(m·K) 非金属固体的λ：0.06～3W/(m·K)
其中保温隔热材料： λ<0.17 W/(m·K)
物质的热导率 λ
W/(m·K)
钢 45.4 不锈钢 17.4
铸铁 62.8
铜 383.8 粘土砖 0.57 冰 2.33
铝 松木 水
203.5 0.08 0.60
热阻(阻力)
Φ ΔT
R
R—热阻，K/W
4.热交换 (heat exchange) 最常见的热交换是冷、热两流体隔着间壁的换热 热交换所涉及的物质焓变的代数和为零
ΔHi 0
焓变
i
ΔHmpcΔT
式中cp—定压比热容，J/（kg·K）
混合物的 cp cp cpiwi
i
食品物料 :
c p 1w 4 c 1 2w 5 4 p 1 4w 6 9 f 8 7w 3 a 5 4 7w 1 w
热传导的机理：分子振动 自由电子迁移
（2） 对流传热 （convection）
流体质点发生相对位移而引起的热量传递或流体 微团改变空间位置所引起的流体和固体壁面之间的 热量传递过程。
对流又分为自然对流和强制对流
（3）辐射传热（radiation）
是一种通过电磁波进行的能量传递
2.稳态传热和非稳态传热
第五章
传热
Heat Transfer
第一节 传热概述 第二节 热传导 第三节 对流传热 第四节 热交换 第五节 辐射传热
第一节 传热概述
5-1 传热的基本概念
1.传热基本方式
（1）热传导（conduction）
当物体内部或两直接接触的物体间有温度差时， 温度较高处的分子与相邻分子碰撞，并将能量的 一部分传给后者。
5.4A 通过单层圆筒壁的稳态导热 5.4B 通过多层圆筒壁的稳态导热
5-2 傅立叶定律
5.2A 温度场和温度梯度
1. 温度场 (temperature field)
Tf(x,y,z,t)
某一时刻空间各点的温度分布，称为温度场
2.等温面和等温线
某 t ,温度场中同T 的点连接成的线或面
3.温度梯度
λ 0w .c 2 05 .w p 1 0 5 w .f 1 5 06 .w a 1 03 w .w 1 5 大多数均质固体材料λ~T 呈线性关系：
λλ0(1bT)
5-3 通过平壁的稳态导热
5.3A 通过单层平壁的稳态导热
q λ dT
T
dx
δ qdx
T2λdT
0
T1
T1
qδλ(T1T2
δ1
δ2
本次习题
p.195
2. 5.
5-4 通过圆筒壁的稳态导热
5.4A 通过单层圆筒壁的稳态导热
Φλ2πrLdT
dr
Φ 2π
r2
Lr1
drλT2
r
T1
dT
Φ
2πLλ
lnr2 (T1
T2
)
r1
令
rmΦ rl2n2δ π rr12r1 m/rLλ T1T δln2rr12r2rδrm1
令 Am 2π rmwenku.baidu.comL