硅酸盐热工基础课件传热原理
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4.1 硅酸盐工业热工基础-概述
总 之
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热工基础—4 传热过程
4.1.4.2 等温面与等温线 等温面:同一时刻,温度场中所有温度相同的点所构成的面 等温线:不同等温面与同一个平面相交的交线。
等温面
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等温线 返回
热工基础—4 传热过程
4.1.4.3 温度梯度 温度梯度:表示温度场内某一点等温面法线方向的温度变化率。
对流传热根据流动原因不同:
① 自然对流传热:如暖气片附近空气
② 强制对流传热:外界机械作用引起对流
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热工基础—4 传热过程
4.1.1.3 辐射传热 定义:是一种以电磁波的形式来传递能量的过程。 特点:传递过程不需要任何介质。
例如:火焰的炙烤,太阳的照射。 例如:火焰的炙烤,太阳的照射。
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热工基础—4 传热过程
4.1.1.2 对流传热 定义:流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。 特点:流体内部发生相对移动。
在硅酸盐工业中对流传热指:由流体传到固体壁面或相反的过程。 ① 在硅酸盐工业中对流传热指:由流体传到固体壁面或相反的过程。 多数情况下对流传热与热传导并存。 ② 多数情况下对流传热与热传导并存。
△t —冷热物体的温度差 , ℃;
K —传热系数 , W/(m2·℃); ℃
热流量:单位时间通过单位面积所传的热量
Q q = = K ∆t F
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……(4-2)
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热工基础—4 传热过程
4.1.3 热阻
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硅酸盐工业热工基础之--4.3(国)对流换热
意义:表示流体的物性参数。 意义:表示流体的物性参数。
努谢特准数: 努谢特准数: Nu = αl = λ λ 1 α 意义:传导热阻与对流热阻之比 意义 传导热阻与对流热阻之比
l
1
4.3.5对流换热准数方程 对流换热准数方程
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
1.因次分析法 因次和谐性: 因次和谐性:物理方程所包含各项在因次上一致。 基本物理量: 个基本物理量: 基本物理量:国际单位制中7个基本物理量: 个基本物理量 长度(L)、温度(θ)、质量(M)、时间(τ)、量(mol)、 L 电流(A)、埃得拉((ed) 2.对流换热准数方程 α=f(Φ,l1,l2,l3,Λ,u,tw,tf) 即 或: Nu=AReaPrbGrc Nu=f(Re,Pr,Gr)
Nu = l
计算а
(3)利用牛顿冷却定律计算q
2.常见情况下的对流换热计算 (1) 强制对流 ) 1)流体在圆管内紊流流动
N u f = 0.023Re0f.8 Prn f
适用条件:定性温度为流体平均温度,定性尺寸为管子内径。
l Re f = 10 4 ~1.2 × 10 5 ,Pr f = 0.7~120, > 60 d
1
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
2.定性温度和定性尺寸 (1)定性温度:决定准数中物理参数值的温度。 定性温度:决定准数中物理参数值的温度。 常用定性温度: 常用定性温度
流体与 固体壁平均温度; 固体壁面温度; 流体平均温度.
(2)定性尺寸:对流体流动有决定意义的壁面与流体接触 定性尺寸: 的几何尺寸。 的几何尺寸。 常见定性尺寸: 常见定性尺寸:
3)流体掠过平板紊流流动 )
N um = (0.037 Rem
努谢特准数: 努谢特准数: Nu = αl = λ λ 1 α 意义:传导热阻与对流热阻之比 意义 传导热阻与对流热阻之比
l
1
4.3.5对流换热准数方程 对流换热准数方程
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
1.因次分析法 因次和谐性: 因次和谐性:物理方程所包含各项在因次上一致。 基本物理量: 个基本物理量: 基本物理量:国际单位制中7个基本物理量: 个基本物理量 长度(L)、温度(θ)、质量(M)、时间(τ)、量(mol)、 L 电流(A)、埃得拉((ed) 2.对流换热准数方程 α=f(Φ,l1,l2,l3,Λ,u,tw,tf) 即 或: Nu=AReaPrbGrc Nu=f(Re,Pr,Gr)
Nu = l
计算а
(3)利用牛顿冷却定律计算q
2.常见情况下的对流换热计算 (1) 强制对流 ) 1)流体在圆管内紊流流动
N u f = 0.023Re0f.8 Prn f
适用条件:定性温度为流体平均温度,定性尺寸为管子内径。
l Re f = 10 4 ~1.2 × 10 5 ,Pr f = 0.7~120, > 60 d
1
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
2.定性温度和定性尺寸 (1)定性温度:决定准数中物理参数值的温度。 定性温度:决定准数中物理参数值的温度。 常用定性温度: 常用定性温度
流体与 固体壁平均温度; 固体壁面温度; 流体平均温度.
(2)定性尺寸:对流体流动有决定意义的壁面与流体接触 定性尺寸: 的几何尺寸。 的几何尺寸。 常见定性尺寸: 常见定性尺寸:
3)流体掠过平板紊流流动 )
N um = (0.037 Rem
4.3_硅酸盐工业热工基础_对流换热
由于换热是在内管内表面,所以定性尺寸选内管内径 d = 25mm-2×2.5mm = 20mm = 0.02m
所以
Re
dw
0.02 997 0.4 90.27 105
8836
过渡流
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= 997kg/m3 25mm 89mm
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热工基础—4 传热过程
校正系数
Prf Prw
0.11
修正系数。
……(4-55)
适用条件: 2300 Re f 104;
1.5 Prf 500,
0.05 Prf 20 Prw
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热工基础—4 传热过程
(4) 流体掠过平板湍流流动
计算公式为:
Num
(0.037
Re
0.8 m
0.023 d
wd
0.8
cp 0.4
… …
※(4-50)
※
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热工基础—4 传热过程
0.023
d
wd
0.8
cp
0.4
…… ※(4-49) ※
定性条件:定性温度为流体平均温度,定性尺寸为管子内径。
适用条件:
① 湍流区 Ref > 104 。 过渡区需乘以校正系数 f
13 :
2030
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不适合长管
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热工基础—4 传热过程
(3) 流体在圆管内过渡流流动 ① 对气体
计算公式为:
Nu f
0.0214(Re0f.8
所以
Re
dw
0.02 997 0.4 90.27 105
8836
过渡流
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= 997kg/m3 25mm 89mm
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校正系数
Prf Prw
0.11
修正系数。
……(4-55)
适用条件: 2300 Re f 104;
1.5 Prf 500,
0.05 Prf 20 Prw
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(4) 流体掠过平板湍流流动
计算公式为:
Num
(0.037
Re
0.8 m
0.023 d
wd
0.8
cp 0.4
… …
※(4-50)
※
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热工基础—4 传热过程
0.023
d
wd
0.8
cp
0.4
…… ※(4-49) ※
定性条件:定性温度为流体平均温度,定性尺寸为管子内径。
适用条件:
① 湍流区 Ref > 104 。 过渡区需乘以校正系数 f
13 :
2030
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不适合长管
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(3) 流体在圆管内过渡流流动 ① 对气体
计算公式为:
Nu f
0.0214(Re0f.8
硅酸盐工业热工基础之--4.4(国)辐射传热
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.2热辐射的基本定律
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.2.1普朗克辐射定律
(1)辐射能力和辐射强度
物体每单位表面积,在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从0~∞范围内的总能量 符号:“E”
辐射能力
单位:W/m2
辐射强度
物体每单位表面积,在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从λ~dλ范围内的辐射能力为 dE,dE与波长间隔的比值
因为管道表面积F1相对于厂房面积F2来说是很小
F1 0 F2
ε
12≈ε 1
12 1
T 4 T T T Qnet ,12 12 C0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ] 1 F1C0 [( 1 ) 4 ( ) ]F1 100 100 100 100
T T ql 1C 0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ]d 100 100
4.4辐射传热 硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.1辐射传热的基本概念
4.4.1.1辐射传热的本质和特点
辐射
物体以电磁波的方式向外传递能量的过程
电磁波谱
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
热辐射 热射线 辐射传热
由于热的原因而发生的辐射
取决于温度
能被物体吸收并转变成热能的部分电磁波 物体之间相互辐射和吸收热过程的总效果
空间热阻
1 12 F1
黑休辐射传热 的电热网络图
E01 E02
对流传热
综合传热
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教案
1
4.4.3.3灰体间的辐射传热
4.4 硅酸盐工业热工基础- 辐射传热
1200 K
1400 K
λ
0
1
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2
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3
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4
5
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6
(µm)
热工基础—4 传热过程
对 λ ~ Eλ 曲线的讨论: (1) 某一波长的单色辐射能力随温度升高而增大;
(2) 在某一温度下,其辐射能力随波长而变化: λ=0,Eλ,0=0;λ↑,Eλ,0↑; 达到最高值后,λ↑,Eλ,0↓。 (3) 温度愈高,最大辐射强度的波长愈短
A0 , E0 , T0
E0(1-A1) E0(1-A1)
E0A1
对于任意物体,发射与吸收的能力差额为
q = E1 − A1 E0
当两壁的辐射达到平衡时,物体吸收与发射的能量相等
E1 = A1 E0
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E1 = E0 A1
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E1 Ⅱ 返回
E1 Ⅰ
热工基础—4 传热过程
克希霍夫定律:
区 分辐射 能力 E 与单色辐射能力 El0,以及 4.4.2.3 斯蒂芬—波尔兹曼定律 (四次方定律) 数学表达式:
T 4 E0 = C0 ( ) ……(4-69) 100
(W/m2)
C0 = 5.669W /(m2·K4)
物理意义:说明黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比 。 上一内容 下一内容 回主目录
② 完整性
完整性
Q11 + Q12 + Q13 + ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ + Q1n = Q1 Q1n Q11 Q12 Q13 + + + ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ + =1 Q1 Q1 Q1 Q1
ϕ11 + ϕ12 + ϕ13 + ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ +ϕ1n = 1
2.4 综合传热-硅酸盐热工基础
(1) 传统窑炉(非中空窑): tw1 tm(tm是物料温度,由工艺制度规定) 属于第一类边界条件(温度已知)。
(2) 现代窑(如梭式窑、辊道窑、中空窑等): tf>tw1>tm,属于第二类边界条件(q = const)
• • 关于外壁面散热
已知tw2,属于第三类边界条件。
Q 综2 tw2 t f 2 Fw
值计算;
(b) 修改数学模型。
2.5
• 其中自由对流不仅取决于流体的物性和过程 强度,还取决于空间的形状和大小,对流换 热系数包括有两个壁面上的对流换热以及空 气层的导热。
• 隔热作用评价标准:
(1) RQ
(2) t
(3) t w2
• 因为高温区辐射很强,所以在高温区不能利 用空气夹层来隔热。
• • 由内壁面温度tw1计算散热
Qnet,
fm
fmC0
Tf 100
4
Tm 100
4
Fm
其中火焰至物料系统导来黑度:
fm
f
f m[1 wm (1 f )] wm (1 f )[m f (1 m )]
式中 wm
Fm Fw
若考虑火焰对物料的对流换热,则净热量:
(3) 窑墙外表面向外界大气的对流和辐射传热。
其热—电模拟电路:
R对1
R对2
tf1 •
•tw1
tw2•
• tf2
R辐1
R导
R辐2
Q
三个子过程:
(1) 流体1壁面w1
Q 综1 t f 1 tw1 Fw
[W]
其中: 综1 对1 辐1
(2) 现代窑(如梭式窑、辊道窑、中空窑等): tf>tw1>tm,属于第二类边界条件(q = const)
• • 关于外壁面散热
已知tw2,属于第三类边界条件。
Q 综2 tw2 t f 2 Fw
值计算;
(b) 修改数学模型。
2.5
• 其中自由对流不仅取决于流体的物性和过程 强度,还取决于空间的形状和大小,对流换 热系数包括有两个壁面上的对流换热以及空 气层的导热。
• 隔热作用评价标准:
(1) RQ
(2) t
(3) t w2
• 因为高温区辐射很强,所以在高温区不能利 用空气夹层来隔热。
• • 由内壁面温度tw1计算散热
Qnet,
fm
fmC0
Tf 100
4
Tm 100
4
Fm
其中火焰至物料系统导来黑度:
fm
f
f m[1 wm (1 f )] wm (1 f )[m f (1 m )]
式中 wm
Fm Fw
若考虑火焰对物料的对流换热,则净热量:
(3) 窑墙外表面向外界大气的对流和辐射传热。
其热—电模拟电路:
R对1
R对2
tf1 •
•tw1
tw2•
• tf2
R辐1
R导
R辐2
Q
三个子过程:
(1) 流体1壁面w1
Q 综1 t f 1 tw1 Fw
[W]
其中: 综1 对1 辐1
硅酸盐工业热工基础
具。
P7
1. 绪论
❖ 新石器时代—1万年前,人类对石头进行加工 ❖ 金坛三星村新石器时代遗址
❖ 孟津妯娌新石器时代聚落遗址
P8
P9
P10
P11
1. 绪论
❖(三) 青铜器时代 Bronze Age:人类大量制造和使用第二 种人造材料——“红铜”和“青铜”。
❖ 烧制陶器过程中还原出金属铜和锡,创造了炼铜技术, 生产出各种青铜器物,进入了青铜器时代。
P13
1. 绪论
❖(三) 铁器时代 Iron Age:人们开始使用铁来制造工具和 武器的时代。
❖ 人类制造和使用的第三种人造材料——铸铁,此后是钢 铁工业的迅猛发展,成为18世纪产业革命的重要内容和 物质基础。冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术 之后,铁器时代就到来了。
❖ 世界上最早使用铁器是小亚细亚的赫梯人在公元前1400 年左右,古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000年。 中国最早在春秋战国-晋国(大致公元前700年),铁器的 广泛使用,使人类的工具制造进入了一个全新的领域, 生产力得到极大的提高。
P23
1. 绪论
❖ 硅酸盐材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成 分制成的材料,包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
❖ 1、陶瓷
❖ 中国是世界著名的陶瓷古国,早在八千年前的新石器时 代,我国的先民就已经会制造和使用陶瓷了。陶瓷一般 是由黏土、长石、石英或其他原料经粉碎、混合、成型、 干燥、烧制而成的制品的统称。
❖ 人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。纵观 人类发展和材料发展的历史,可以清楚地看到,每一种 重要新材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的 能力提高到一个新 古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用,极大 地改变了人们的生活和生产方式,对社会进步起到了关 键性的推动作用,这些具体的材料(石器、青铜器、铁 器)被历史学家作为划分某一个时代的重要标志,即石 器时代、青铜器时代、铁器时代等。
P7
1. 绪论
❖ 新石器时代—1万年前,人类对石头进行加工 ❖ 金坛三星村新石器时代遗址
❖ 孟津妯娌新石器时代聚落遗址
P8
P9
P10
P11
1. 绪论
❖(三) 青铜器时代 Bronze Age:人类大量制造和使用第二 种人造材料——“红铜”和“青铜”。
❖ 烧制陶器过程中还原出金属铜和锡,创造了炼铜技术, 生产出各种青铜器物,进入了青铜器时代。
P13
1. 绪论
❖(三) 铁器时代 Iron Age:人们开始使用铁来制造工具和 武器的时代。
❖ 人类制造和使用的第三种人造材料——铸铁,此后是钢 铁工业的迅猛发展,成为18世纪产业革命的重要内容和 物质基础。冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术 之后,铁器时代就到来了。
❖ 世界上最早使用铁器是小亚细亚的赫梯人在公元前1400 年左右,古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000年。 中国最早在春秋战国-晋国(大致公元前700年),铁器的 广泛使用,使人类的工具制造进入了一个全新的领域, 生产力得到极大的提高。
P23
1. 绪论
❖ 硅酸盐材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成 分制成的材料,包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
❖ 1、陶瓷
❖ 中国是世界著名的陶瓷古国,早在八千年前的新石器时 代,我国的先民就已经会制造和使用陶瓷了。陶瓷一般 是由黏土、长石、石英或其他原料经粉碎、混合、成型、 干燥、烧制而成的制品的统称。
❖ 人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。纵观 人类发展和材料发展的历史,可以清楚地看到,每一种 重要新材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的 能力提高到一个新 古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用,极大 地改变了人们的生活和生产方式,对社会进步起到了关 键性的推动作用,这些具体的材料(石器、青铜器、铁 器)被历史学家作为划分某一个时代的重要标志,即石 器时代、青铜器时代、铁器时代等。
2.2对流换热
欧拉准数
Eu p
2
表示(biǎoshì)意义:流体静压头与动压头之比
雷诺准数 Re l 表示意义:表 示流体惯性力与粘滞阻力之比
葛拉晓夫表准示数意义:Gr流体g浮升t2力3l与3 粘滞阻力之比
31
第三十一页,共五十八页。
硅酸盐工业热工基础
(3)热力学相似(xiānɡ sì)
普朗特数
Pr
a
反映流体中由于分子运动而扩散动量的能力,能 力越大,黏性影响传递地越远,流动边界层越厚
αλ α
9
第九页,共五十八页。
解
硅酸盐工业热工基础
A(tair1
ts1)
A ts2 ts1
d
A(ts2
tair 2 )
A[(tair1
tair 2 )
(ts1
ts2 )]
A
ts1
ts2 d
2
(ts1
ts2)
(tair1 tair 2 )
1 2
d
A ts2 ts1
d
A
d
(tair1 tair
硅酸盐工业热工基础
2.2 对流(duìliú)换热
2.2.1 对流换热基本概念
1.对流传(liúchuán)热与对流换热 对流传热:在流体内部依靠流体的宏观位移将热量从高 温处传向低温处 对流换热:流体与固体之间接触时彼此之间的换热过程。
2.对流换热与对流传热的区别 传热的方式不同:对流换热包括流体位移时的对流传热, 也包括传导
竖直圆管、水平圆管;长度、直径等
2、物理条件:说明对流换热过程的物理特征,如:物性参数 、
c 和 的数值,是否随温度 和压力变化;有无内热源、大小和分布
28
43硅酸盐工业热工基础-对流换热精品PPT课件
热工基础—4 传热过程
4.3.2 对流换热的基本定律 (1) 牛顿冷却定律 换热的热流量 q 与固体壁面面积和流体之间温度差成正比。
Q (tw t f ) A tA ……(4-40)
Q — 对流换热量,W; tf — 固体壁面温度,℃; tW — 周围流体温度,℃; A — 流体与固体接触的面积,m2; — 对流换热系数,W/(m2·℃);
等式两侧量纲一致。 将 (4-44)式各个物理量的量纲带入等式,得 MT 3q 1 A(L)2 (ML3 )b (L1MT 1)c (LMT 3q 1)d (LT 1)e (L2T 2q 1) f (LT 2 )
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热工基础—4 传热过程
MT 3q 1 A(L)2 (ML3 )b (L1MT 1)c (LMT 3q 1)d (LT 1)e (L2T 2q 1) f (LT 2 )
Al
a
b
c
d
we
c
f p
( g t )i
……(4-44)
由公式 (4-41) Q / tA 可知 的单位是 W/(m2·℃) 物理量的量纲为 MT-3q-1
要使等式成立,首先等式两侧量纲要一致,比如:
F ma
力的单位是牛顿,量纲为:MLT-2 质量的单位是千克,量纲为:M 加速度的单位是米每二次方秒,量纲为:L/T2
热工基础—4 传热过程
l
A
l
w
e
cp
f
l gt 2
i
Nu
Re
pr
l3 3gt 2
Gr
特征数方程式就是:
Nu A Ree Pr f Gri ……(4-45)
或者:
Nu f (Re, Pr,Gr) ……(4-46)
2.1 导热-硅酸盐热工基础
16
3 导热微分方程
[依据] (1) 傅立叶导热定律; (2) 热力学第一定律——能量守恒定律。
[推导过程]
(1) 物体内无内热源 如图
假定物体各向同性,、cp、为常数,则在同
一时间内,根据能量守恒定律,得如下关系式:
热焓的增量=传入物体热量-传出物体热量
17
微元六面体:dv=dxdydz
d时间内x方向传入热量:
则根据傅立叶定律,可求出任一瞬间通过物体
表面dF传出的热量为:
dQ
w
t n
dF
26
例如:
(a) 无限大 有限厚平板 内导热
t1 •
Q
• t2
(b) 非中空窑: tf twtm twtm
tm
tf
tw
••
•
27
第二类边界条件:已知任何时刻通过物体边界面
上的热流qw,即相当于已知任 何时刻边界面上的温度梯度。
0
0
若过程开始时,物体内各部分温度相等,则 初始条件为:
t 0 t0(常数)
25
• 边界条件——物体边界上过程进行的特点,反 映边界与周围环境相作用的条件。
常见的边界条件有三类: 第一类边界条件:已知任何时刻边界上的温度
即: tw const (稳定)
tw f ( ) (不稳定)
(3) 已知Q、R,求t,进而求 t1 或 t2 。 32
单层平壁(变物性):
= 0(1+t)
其中:t t1 t2 2
根据傅立叶定律得:
q
0
(1
t
)
dt dx
分离变量并积分得: q
硅酸盐工业热工基础26燃烧与传热在硅酸盐工业中的应用
2.6 传热在硅酸盐Hale Waihona Puke 业中的应用2.6.1 传热
(1)传导传热 Q F t d
(2)对流传热 Q=αF(tw-tf) (3)辐射传热
Tm 2896
(4)黑体模型
Qnet,12
12
C0
[( T1 ) 100
4
( T2 ) 100
4
]12
F1
2.6.2 工业窑炉的传热 火焰对流、辐射 坯体表面、闸钵外表面、窑体内表面 闸钵外表面 传导 闸钵内表面 坯体表面 传导 坯体内部 窑体内表面 传导 窑体外表面 对流、辐射 环境
2.6.3 隧道窑内的传热
1)在火焰窑炉中,燃烧气体以辐射、对流的方式传热给 制品。
在预热带:T≤800℃,以对流传热为主; 在烧成带:T≥ 800℃,以辐射传热为主;如果窑内采
用气体循环,特别是采用高速调温喷嘴时,大大提高 了窑内气体的流速,提高了对流传热的分量 在冷却带:制品以辐射方式传热给窑墙、窑顶,同时 依靠空气的对流传热,将热量带走。由于冷却带只有 空气,空气不能接受辐射热,所以该带无气体辐射传 热。 2) 隔焰窑则靠发热元件辐射传热给制品。 3)制品在加热时,表面获得热量后,以不稳定导热方式 传热给内部,制品冷却时则相反; 窑墙和窑顶温度不随时间的变化而改变,窑墙和窑顶 表面获得热量后,则以稳定导热方式传热给外表面。 外表面通过向周围的辐射和外界空气的层流对流将表 面热带走。
2.6.44 倒烟窑内的传热
倒烟窑是间歇操作的窑炉,窑内制品、窑墙、窑顶的温度随 时间而改变,倒烟窑内所有传热属于不稳定传热。
1)低温阶段: 燃烧产物以对流传热方式传热给匣体外表面,匣体外表 面以传导方式传热给内表面,匣体内表面已辐射方式传 热给制品,此时,窑内以对流传热为主,辐射传热较少;
(1)传导传热 Q F t d
(2)对流传热 Q=αF(tw-tf) (3)辐射传热
Tm 2896
(4)黑体模型
Qnet,12
12
C0
[( T1 ) 100
4
( T2 ) 100
4
]12
F1
2.6.2 工业窑炉的传热 火焰对流、辐射 坯体表面、闸钵外表面、窑体内表面 闸钵外表面 传导 闸钵内表面 坯体表面 传导 坯体内部 窑体内表面 传导 窑体外表面 对流、辐射 环境
2.6.3 隧道窑内的传热
1)在火焰窑炉中,燃烧气体以辐射、对流的方式传热给 制品。
在预热带:T≤800℃,以对流传热为主; 在烧成带:T≥ 800℃,以辐射传热为主;如果窑内采
用气体循环,特别是采用高速调温喷嘴时,大大提高 了窑内气体的流速,提高了对流传热的分量 在冷却带:制品以辐射方式传热给窑墙、窑顶,同时 依靠空气的对流传热,将热量带走。由于冷却带只有 空气,空气不能接受辐射热,所以该带无气体辐射传 热。 2) 隔焰窑则靠发热元件辐射传热给制品。 3)制品在加热时,表面获得热量后,以不稳定导热方式 传热给内部,制品冷却时则相反; 窑墙和窑顶温度不随时间的变化而改变,窑墙和窑顶 表面获得热量后,则以稳定导热方式传热给外表面。 外表面通过向周围的辐射和外界空气的层流对流将表 面热带走。
2.6.44 倒烟窑内的传热
倒烟窑是间歇操作的窑炉,窑内制品、窑墙、窑顶的温度随 时间而改变,倒烟窑内所有传热属于不稳定传热。
1)低温阶段: 燃烧产物以对流传热方式传热给匣体外表面,匣体外表 面以传导方式传热给内表面,匣体内表面已辐射方式传 热给制品,此时,窑内以对流传热为主,辐射传热较少;
2-5综合传热.
硅酸盐工业热工基础
第二章 传热原理
1
2.5 综合传热
综合传热:几种基本传热方式同时起作用的过程。 窑内气体通过窑墙壁向周围空间的散热; 换热器内烟气与空气之间的换热; 窑炉内火焰与物料之间的换热等。
2
2.5.1 一种流体通过器壁将热量传递给另一种流体 (1)器壁为平壁 (2)器壁为圆筒壁
11
2)蓄热式换热器(蓄热器)
热流体
冷流体
冷热流体交替流过一换热面,达 到将热量传向冷流体的目的。
适于高温气体热量的回收或冷却。 如回转式空气预热器。
热流体
冷流体
12
3)间壁式换热器
冷、热流体被固体壁面隔开,互不接触,热量由热 流体通过壁面传递给冷流体。形式多样,应用广泛。 本章介绍此类换热器。
24
换热器设计计算一般有三个目的:
根据生产过程要求的传热量和其它工艺条件,确定 换热器的传热面积; 确定器壁的温度,以便选择换热器的材料; 通过阻力计算,确定流体阻力,以便选择通风机。
25
(1)传热面积的计算
F Q K tav
先求Q、Δtav、K。
1)传热量Q的计算
传热量可以从高温流体或低温流体在换热器进 出口端的温度变化来计算。
18
3)U型管式换热器
1.U形管 2.壳程隔板 3.管程隔板
• 它是将每根管子都弯成U型状,两端固定在同一管板的 两侧,管板用隔板分成两室。这种结构使得每根管子 可以自由伸缩,与其它管子和壳体无关,从而解决了 热补偿问题。这种换热器结构简单,可用于高温高压, 但管程不易清洗,而且因管子需要一定的弯曲半径, 故管板的利用率低。
Q G1(C1''t1'' C1't1' )
第二章 传热原理
1
2.5 综合传热
综合传热:几种基本传热方式同时起作用的过程。 窑内气体通过窑墙壁向周围空间的散热; 换热器内烟气与空气之间的换热; 窑炉内火焰与物料之间的换热等。
2
2.5.1 一种流体通过器壁将热量传递给另一种流体 (1)器壁为平壁 (2)器壁为圆筒壁
11
2)蓄热式换热器(蓄热器)
热流体
冷流体
冷热流体交替流过一换热面,达 到将热量传向冷流体的目的。
适于高温气体热量的回收或冷却。 如回转式空气预热器。
热流体
冷流体
12
3)间壁式换热器
冷、热流体被固体壁面隔开,互不接触,热量由热 流体通过壁面传递给冷流体。形式多样,应用广泛。 本章介绍此类换热器。
24
换热器设计计算一般有三个目的:
根据生产过程要求的传热量和其它工艺条件,确定 换热器的传热面积; 确定器壁的温度,以便选择换热器的材料; 通过阻力计算,确定流体阻力,以便选择通风机。
25
(1)传热面积的计算
F Q K tav
先求Q、Δtav、K。
1)传热量Q的计算
传热量可以从高温流体或低温流体在换热器进 出口端的温度变化来计算。
18
3)U型管式换热器
1.U形管 2.壳程隔板 3.管程隔板
• 它是将每根管子都弯成U型状,两端固定在同一管板的 两侧,管板用隔板分成两室。这种结构使得每根管子 可以自由伸缩,与其它管子和壳体无关,从而解决了 热补偿问题。这种换热器结构简单,可用于高温高压, 但管程不易清洗,而且因管子需要一定的弯曲半径, 故管板的利用率低。
Q G1(C1''t1'' C1't1' )
硅酸盐工业热工基础国传热基本概念PPT课件
硅
4.1传热基本概念
酸
盐
工
传热 热量传递的过程
业
热 工
基本条件 物体间存在温度差
基 础
q k t Rt
低温端
高温端
1
第1页/共12页
硅
酸 盐
(1) 传导传热:依靠物体微观粒子的热运动而传递热量。
工 业
特点:
热
物体各部位不发生宏观相对位移
工
基
础 热量从铁丝的高
温端传递到低温端,
但铁丝外观未变化。
1
定义:温度场中,两等温面间温度差与其法线方向
两等温面间距离比值的极限。
1
第9页/共12页
硅
数学表达式:
酸
t-Δt t t+Δt
盐 工
gradt t n
(℃/m)
业
热
工
单向稳定温度场:
基
础
gradt dt (℃/m)
dx
注意:温度梯度方向
指向温度升高方向,
与热流方向相反
1
第10页/共12页
硅
酸 盐
第2页/共12页
(2)对流传热:依靠流体质点的宏观位移而传热。
硅
酸
单纯对流传热 发生于流体内、流体之间
盐
工
对流换热
流体与固体表面之间的传热
业
热
工
基 础
火焰通过周围气体 的运动对流能将热
量从周围向其它地
方传递
1
第3页/共12页
(3)辐射传热:不借助于媒介物,热量以热射线形式从
硅 酸
高温物体传向低温物体
盐
工
业
热
工
基
础
4.1传热基本概念
酸
盐
工
传热 热量传递的过程
业
热 工
基本条件 物体间存在温度差
基 础
q k t Rt
低温端
高温端
1
第1页/共12页
硅
酸 盐
(1) 传导传热:依靠物体微观粒子的热运动而传递热量。
工 业
特点:
热
物体各部位不发生宏观相对位移
工
基
础 热量从铁丝的高
温端传递到低温端,
但铁丝外观未变化。
1
定义:温度场中,两等温面间温度差与其法线方向
两等温面间距离比值的极限。
1
第9页/共12页
硅
数学表达式:
酸
t-Δt t t+Δt
盐 工
gradt t n
(℃/m)
业
热
工
单向稳定温度场:
基
础
gradt dt (℃/m)
dx
注意:温度梯度方向
指向温度升高方向,
与热流方向相反
1
第10页/共12页
硅
酸 盐
第2页/共12页
(2)对流传热:依靠流体质点的宏观位移而传热。
硅
酸
单纯对流传热 发生于流体内、流体之间
盐
工
对流换热
流体与固体表面之间的传热
业
热
工
基 础
火焰通过周围气体 的运动对流能将热
量从周围向其它地
方传递
1
第3页/共12页
(3)辐射传热:不借助于媒介物,热量以热射线形式从
硅 酸
高温物体传向低温物体
盐
工
业
热
工
基
础
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扩展视野:材料的 生产、分类、生产 过程
2020/5/15
5
0-2 热工基础的实际应用
1、设计中窑型及尺寸、通风、冷却、烘干、燃烧设备
2、生产中 3、科研中
提高产、质量;降低热耗 热工标定 新型燃烧设备
2020/5/15
6
0-3 课程内容
气体力学 燃料及其燃烧 传热 干燥过程
2020/5/15
硅酸盐工业热工 基础
白雪主讲
2020/5/15
1
教材:《硅酸盐工业热工基础》
孙晋涛 编 武汉理工大学出版社出版 参ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ书:
《传热学》杨世铭 陶文銓 编
高等教育出版社出版
2020/5/15
2
热工基础课程的考核方法与学习要求
考核方法:百分制 1. 平时作业成绩占20%; 2. 期末考试占80%。
学习要求: 1. 按时、独立、认真完成作业; 2. 认真听课,遵守课堂纪律。
2020/5/15
3
绪论
0-1 热工过程
2020/5/15
4
关于本课程的基本概念和术语
热工:关于热的工程 技术
热物理过程(热过 程):
过程:
原料→各种方式的处 理→产品
热物理过程(热过 程): 原料→高温 条件处理 →产品
热工过程的两个基 本问题:热的产生; 热的传递(热交换)
热工设备:热的产 生和传递需要的空 间和装置
7
中国与日本工业能耗比较
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0 吨煤/吨钢
2020/5/15
吨煤/吨合成氨
总利用率
中国 日本
8
中国发电的平均耗煤量
g / kW. h 600
500
400
300
200
100
0
60
70
80
91
97
2020/5/15
中国 世界先进
9
2020/5/15
10
2020/5/15
11
2020/5/15
12
2020/5/15
5
0-2 热工基础的实际应用
1、设计中窑型及尺寸、通风、冷却、烘干、燃烧设备
2、生产中 3、科研中
提高产、质量;降低热耗 热工标定 新型燃烧设备
2020/5/15
6
0-3 课程内容
气体力学 燃料及其燃烧 传热 干燥过程
2020/5/15
硅酸盐工业热工 基础
白雪主讲
2020/5/15
1
教材:《硅酸盐工业热工基础》
孙晋涛 编 武汉理工大学出版社出版 参ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ书:
《传热学》杨世铭 陶文銓 编
高等教育出版社出版
2020/5/15
2
热工基础课程的考核方法与学习要求
考核方法:百分制 1. 平时作业成绩占20%; 2. 期末考试占80%。
学习要求: 1. 按时、独立、认真完成作业; 2. 认真听课,遵守课堂纪律。
2020/5/15
3
绪论
0-1 热工过程
2020/5/15
4
关于本课程的基本概念和术语
热工:关于热的工程 技术
热物理过程(热过 程):
过程:
原料→各种方式的处 理→产品
热物理过程(热过 程): 原料→高温 条件处理 →产品
热工过程的两个基 本问题:热的产生; 热的传递(热交换)
热工设备:热的产 生和传递需要的空 间和装置
7
中国与日本工业能耗比较
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0 吨煤/吨钢
2020/5/15
吨煤/吨合成氨
总利用率
中国 日本
8
中国发电的平均耗煤量
g / kW. h 600
500
400
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100
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60
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80
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中国 世界先进
9
2020/5/15
10
2020/5/15
11
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