工程热力学与传热学基本理论
工程热力学与传热学湿空气
![工程热力学与传热学湿空气](https://img.taocdn.com/s3/m/9aea72a5534de518964bcf84b9d528ea81c72f26.png)
水蒸气的扩散
水蒸气在湿空气中的扩散系数较小, 扩散速度较慢,但水蒸气分子间的相 互作用较强。
湿空气的化学反应传质
化学反应传质
01
当湿空气中的物质与其他物质发生化学反应时,物质会发生转
移和变化。
化学反应速率
02
化学反应速率取决于反应物质的浓度、温度和催化剂等因素。
化学反应传质的控制因素
03
化学反应传质通常受到反应动力学和传递过程的控制,需要综
04
湿空气的传热过程
传热的基本概念
热传导
通过物体内部微观粒子的相互作用,将热量从高温区 域传递到低温区域的过程。
对流传热
由于流体运动产生的热量传递现象,包括自然对流和 强制对流。
辐射传热
通过电磁波传递能量的过程,不受物体间相对位置的 影响。
湿空气的传导传热
湿空气的导热系数
湿空气的导热系数随温度 和湿度的变化而变化,是 影响湿空气传导传热的重
目的
热力学的目的是为了揭示热现象的本 质和规律,为能源利用、工程设计和 环境保护等领域提供理论基础和应用 指导。
热力学第一定律
定义
热力学第一定律即能量守恒定律,它 指出能量不能凭空产生也不能凭空消 失,只能从一种形式转化为另一种形 式。
应用
在工程领域中,热力学第一定律用于 分析能量转换和传递过程,如燃烧、 热传导、对流和辐射等,以及评估设 备的效率。
合考虑化学反应和物质传递两个方面的因素。
06
湿空气在工程中的应用
空调系统中的湿空气处理
湿空气调节
在空调系统中,湿空气的处理是至关重要的,需要控制湿度以提 供舒适的室内环境。
除湿和加湿
空调系统中的湿空气处理还包括除湿和加湿,以适应不同的湿度 需求。
工程热力学与传热学概念整理
![工程热力学与传热学概念整理](https://img.taocdn.com/s3/m/4ba99d17650e52ea551898f7.png)
工程热力学与传热学概念整理工程热力学第一章、基本概念1.热力系:根据研究问题的需要,人为地选取一定范围内的物质作为研究对象,称为热力系(统),建成系统。
热力系以外的物质称为外界;热力系与外界的交界面称为边界。
2.闭口系:热力系与外界无物质交换的系统。
开口系:热力系与外界有物质交换的系统。
绝热系:热力系与外界无热量交换的系统。
孤立系:热力系与外界无任何物质和能量交换的系统3.工质:用来实现能量像话转换的媒介称为工质。
4.状态:热力系在某一瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态,状态可以分为平衡态和非平衡态两种。
5.平衡状态:在没有外界作用的情况下,系统的宏观性质不随时间变化的状态。
实现平衡态的充要条件:系统内部与外界之间的各种不平衡势差(力差、温差、化学势差)的消失。
6.强度参数:与系统所含工质的数量无关的状态参数。
广延参数:与系统所含工质的数量有关的状态参数。
比参数:单位质量的广延参数具有的强度参数的性质。
基本状态参数:可以用仪器直接测量的参数。
7.压力:单位面积上所承受的垂直作用力。
对于气体,实际上是气体分子运动撞击壁面,在单位面积上所呈现的平均作用力。
8.温度T:温度T是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。
换言之,温度是热力平衡的唯一判据。
9.热力学温标:是建立在热力学第二定律的基础上而不完全依赖测温物质性质的温标。
它采用开尔文作为度量温度的单位,规定水的汽、液、固三相平衡共存的状态点(三相点)为基准点,并规定此点的温度为273.16K。
10状态参数坐标图:对于只有两个独立参数的坐标系,可以任选两个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡状态,这种坐标图称为状态参数坐标图。
11.热力过程:热力系从一个状态参数向另一个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。
12.热力循环:工质由某一初态出发,经历一系列状态变化后,又回到原来初始的封闭热力循环过程称为热力循环,简称循环。
13.准平衡过程:由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程,也成准静态过程。
工程热力学和传热学
![工程热力学和传热学](https://img.taocdn.com/s3/m/fe2abcf2a58da0116c174928.png)
热力学(经典热力学):研究能量 (特别是热能)性质及其转换规律的科学。
工程热力学:热力学的一个分支, 着重研究热能与机械能相互转换(热功转 换)的规律。
19
具体的工程应用
节能潜力的评估 露点及控制 油船中剩余舱容的确定
20
第二章 基本概念
Chapter 2 Basic Concepts
工程热力学和传热学
第一篇 工程热力学
Engineering Thermodynamics
1
工程热力学是研究什么的? What the Engineering
Thermodynamics study for?
我们为什么要学习工程热力学? Why we study Engineering
Thermodynamics?
二、系统的类型
1.按系统与外界交换的形式分类
系统与外界有三种相互作用形式:质、功、热 (1)开口系统:open system 系统与外界有 物质交换
工质流入
系统边界
W
Q 工质流出
稳定流动开口系统 不稳定流动开口系统
(2)闭口系统: closed system 系统与外界无 物质交换
闭口系统具有恒定质量,但具有恒定质量 的系统不一定都是闭口系统 。
制冷循环:
目的是把热量Q2 从低温物体中取出排 向高温,为此要消耗 外功W。在状态参数
坐标图P-V图上为
逆时针方向。为逆循 环。
热泵循环:
为另一种逆循环,目的是向高 温热源供热(空调取暖)。其工作原 理和P-V图与制冷循环相同。
a.压力:系统表面单位面积的垂直作用力。
(1)压力的单位:1N/m2 = 1Pa(帕) 1MPa = 106Pa ; 1bar = 105Pa
工程热力学与传热学基本理论
![工程热力学与传热学基本理论](https://img.taocdn.com/s3/m/8f696d4aa8956bec0975e39c.png)
2.准静态着眼于系统内部平衡,可逆着眼于
系统内部及系统与外界作用的总效果
3.可逆=准静态+没有耗散效应
10
注意:
可逆过程只是指可能性,并不 是指必须要回到初态的过程。
●实际过程都是不可逆过程!
11
1-5 功和热量
热力过程 A、本身状态发生变化 B、与外界进行能量交换
12
一、功
功的起源 功的热力学定义:热力系统通过界面与 外界进行的机械能的交换量称为作功量, 简称为功(机械功)。
7
8
一个可逆过程必定是准静态过程,而过 程的不平衡必然导致过程的不可逆。 实际过程都是不可逆过程,如传热、混 合、扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等 。 可逆过程是一个理想过程。可逆过程的 条件:准平衡过程+无耗散效应。
可逆过程可用状态参数图上实线表示
9
都能在热力学参数 坐标图上用一连续的曲线表示。
热量正负的规定: 系统吸热:q > 0 ; 系统放热:q < 0 。
热量和功量都是系统与外界在相互作用的过 程中所传递的能量,都是过程量而不是状态量
18
热量与功的异同:
1.均为通过边界传递的能量; 2.均为过程量; 3.功传递由压力差推动,比体积变化是作功标志; 热量传递由温差推动,比熵变化是传热的标志; 4.功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量; 热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的 能量。 功 热
工程热力学和传热学课后题答案
![工程热力学和传热学课后题答案](https://img.taocdn.com/s3/m/f121e60cce84b9d528ea81c758f5f61fb73628d1.png)
第2章课后题答案解析
简答题
简述热力学第一定律的实质和应用。
计算题
计算一定质量的水在常压下从100°C冷却 到0°C所需吸收的热量。
答案
热力学第一定律的实质是能量守恒定律在 封闭系统中的表现。应用包括计算系统内 能的变化、热量和功的相互转换等。
答案
$Q = mC(T_2 - T_1) = 1000gtimes 4.18J/(gcdot {^circ}C)times (0^circ C 100^circ C) = -418000J$
工程热力学和传热学课后题答 案
目
CONTENCT
录
• 热力学基本概念 • 气体性质和热力学关系 • 热力学应用 • 传热学基础 • 传热学应用 • 习题答案解析
01
热力学基本概念
热力学第一定律
总结词
能量守恒定律
详细描述
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述,它指出系统能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的 能量。在封闭系统中,能量的总量保持不变。
热力学第二定律
总结词:熵增原理
详细描述:熵增原理指出,在一个孤 立系统中,自发反应总是向着熵增加 的方向进行,而不是减少。这意味着 孤立系统中的反应总是向着更加无序、 混乱的方向进行。
热力过程
总结词:等温过程 总结词:绝热过程 总结词:等压过程
详细描述:等温过程是指系统温度保持不变的过程。在 等温过程中,系统吸收或释放的热量全部用于改变系统 的状态,而不会引起系统温度的变化。
热力过程分析
总结词
热力过程分析是研究系统在热力学过程 中的能量转换和传递的过程,包括等温 过程、绝热过程、多变过程等。
VS
详细描述
等温过程是指在过程中温度保持恒定的过 程,如等温膨胀或等温压缩。绝热过程是 指在过程中系统与外界没有热量交换的过 程,如火箭推进或制冷机工作。多变过程 是指实际气体在非等温、非等压过程中的 变化过程,通常用多变指数来表示压力随 温度的变化关系。
工程热力学基础理论-水蒸汽-传热学
![工程热力学基础理论-水蒸汽-传热学](https://img.taocdn.com/s3/m/8268e001eff9aef8941e0663.png)
第二章 工程热力学基础理论目前已为人们发现的自然界中可被利用的能源中,除风能和水能是以机械能的形式提供给人们外,其余各种能源往往直接以热能的形式,或通过相应的设备进行能量转换将它们转变为热能提供给人们。
热能利用方式,一为直接利用,即将热能直接用来加热物体,如烘干、蒸煮、采暖、熔化等。
另一为间接利用,即将热能转换为机械能或电能加以利用,如热力发电厂。
工程热力学主要研究热能与机械能转换的客观规律,即热力学的基本定律,分析工程上借以实现热能和机械能相互转换过程的媒介物质(如水和蒸汽)的基本热力性质,以及应用热力学基本定律分析计算工作物质在热力设备中所经历的变化过程。
第一节 工质及状态参数一、工质和热机能实现热能转变为机械能的设备,称为热机,如内燃机、蒸汽机和汽轮机等均为热机。
在热机里要使热能不断地转换为机械能,必须借助于一种工作物质,工作物质经过吸热、膨胀而完成作功,如汽轮机和蒸汽机的工作需要蒸汽;内燃机的工作需要燃气。
这种实现热能和机械能相互转化的工作物质叫做工质。
由于工质在热力设备中要连续不断地流动并膨胀作功,因此,工质应有良好的流动性与膨胀性。
同时,工质还要价廉、易得、热力性能稳定、不腐蚀设备、无毒等。
在物质的三态中,气态物质受热膨胀的能力最大,流动性也最好,显然,气态物质最适宜作工质。
而水蒸汽具有价廉易得,无毒,不腐蚀设备等优点,所以火力发电厂主要以水蒸汽为工质。
热能动力装置的工作过程,概括起来就是工质从高温热源吸取热能,将其中一部分转化为机械能,并把余下的一部分传给低温热源的过程,如图2-1所示。
在工程热力学中,高温热源就是指能不断地供给热能的物体,简称热源。
低温热源指接受工质排出剩余热能的物体,简称冷源。
二、状态参数用来描述和说明工质状态的一些物理量(如压力、温度等)则称为工质的状态参数。
状态参数值只取决于工质的状态,因而,任何物理量,只要它的变化量等于初始、终止两态下该物理量的差值,而与工质的状态变化途径无关,都可以作为状态参数。
工程热力学与传热学(中文) 第1章 基本概念
![工程热力学与传热学(中文) 第1章 基本概念](https://img.taocdn.com/s3/m/837c7eeb81c758f5f61f67af.png)
F
气体膨胀过程
1 p1 A pext1 A
膨胀过程: 膨胀过程:
若 p1A = pexቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 A + F 为初始平衡状态 平衡状态1 为初始平衡状态 突然减小 pext1—— pext2 则 p1A > pext 2 A + F 活塞右行 中间状态: 中间状态:不平衡状态 中间过程: 中间过程:不平衡过程 当 p2A = pext2 A + F 达到新的平衡状态 平衡状态2 达到新的平衡状态 思考: 思考:若过程进 行的无限缓慢
出口 开口系统示意图
(outlet) )
2. 热力系统的分类 (1)系统与外界是否进行物质交换: )系统与外界是否进行物质交换: a:闭口系统(closed syetem) : ) 系统与外界之间没有物质交换,只有能量交换. 系统与外界之间没有物质交换,只有能量交换 控制质量系统)。 (控制质量系统)。
思考
两个不同概念 “平衡”和“均匀” 平衡” 均匀”
1-2-3 基本状态参数
1. 温度 (1)温度 (temperature) ) ) 是标志物体冷热程度的参数。 是标志物体冷热程度的参数。 2) (2)热力学第零定律(the zeroth law of Thermodynamics) ) 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡, 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡, 则它们彼此也处于热平衡。 则它们彼此也处于热平衡。 (3)温标 (temperature scale) ) ) 温度的数值表示法。 温度的数值表示法。
热力学温标 (thermodynamic scale of temperature) ) 热力学温标基准点: 热力学温标基准点: 基准点 取水的三相点(triple point)(纯水固、液、气三相 取水的三相点( )(纯水固、 )(纯水固 平衡共存的状态点)为基准点, 平衡共存的状态点)为基准点, 1K= 定义其温度为273.16 K。 。
工程热力学与传热学(中文) 第2章 热力学第一定律
![工程热力学与传热学(中文) 第2章 热力学第一定律](https://img.taocdn.com/s3/m/955bad7c31b765ce0508144a.png)
2-3-3 几种不同形式的表达式
(1)任意过程 ) (2)任意微元过程 ) (3)可逆过程 ) Q=∆U+W q=∆u+w
δ q: 微元热量 δ w: 微元功量 d u: 热力学能的微元变化量
δQ=dU+δW δq=du+δw Q = ∆ U + ∫ 12 p d V q = ∆ u + ∫ 12 p d v δQ=dU+pdV δq=du+pdv
(perpetual motion machine of the first kind) )
是永远不可能制造出来的。 是永远不可能制造出来的。
2-2-2 方程表达式
对于任意热力系统(开口,闭口),热力过程: 对于任意热力系统(开口,闭口),热力过程: ),热力过程 进入系统 的能量
-
离开系统 的能量
2-4-1 稳定流动(steady flow) )
1. 稳定流动
开口系统内部及边界上各点工质的热力参数和运动参数 不随时间变化的流动过程。 不随时间变化的流动过程。
2. 特点
工质质量流量 维持恒定 系统储存能量 维持恒定 流通截面上一 切参数恒定
单位时间流入 系统的工质质 量等于流出系 统的工质质量
1
Q
2
W
闭口系统能量守恒
依据: 依据:热力学第一定律
进入系统 的能量
-
离开系统 的能量
=
系统储存 能量的变化
推导: 推导: Q – W = ∆ U
Q = W + ∆ U = W + U2 - U1 —— 闭口系统能量方程式(热一解析式) 闭口系统能量方程式(热一解析式)
2-3-2 几点说明
热力学、传热学基础知识综述
![热力学、传热学基础知识综述](https://img.taocdn.com/s3/m/90c40115ccbff121dd368391.png)
二.压力 定义:是指单位面积上所承受的垂直力。以P表示, 单位是帕斯卡(Pa,N/m2)。 单位换算: 1Po=1.033kgf/cm2≈763.35mm.Hg=1.013bar≈14.7 1 Psi 表压:压力通常是由压力表测定,因压力表都处在 大气压的作用下,所以其构造原理均建立在压力平 衡的基础上,这种表压力都等于容器的真实压力或 称绝对压力(P)和大气压(Po)之和。 P=Po+Pg(Pg>Po) 当容器的压力小于大气压时,该容器处于真空状态, 工程上用小于0的真空表来测量,表压力称为真空 度(Pv),被测量的介质压力称为真空压力。 P=Po-Pv (Po>Pv)
热量Q 功W 代数值 热力学能变量Δ U 4.热力学第二定律
系统吸热Q+
系统对外作功W+
系统热力学能增大Δ U+
热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高 温物体 研究与热现象相关的各种过程进行的方向、条 件及限度的定律 热力学循环 正向循环 逆向循环 热能转化为机械功 消耗功
5.热源温度不变时的逆向可逆循环 ——逆卡诺循环 当高温热源和低温热源随着过程的进行温度 不变时,具有两个可逆的等温过程和两个等 熵过程组成的逆向循环。 在相同温度范围内,它是消耗功最小的循 环,即热力学效率最高的制冷循环,因为它 没有任何不可逆损失。 6.热力学第三定律
Qc——空调系统的冷凝器向车外大气环境释放的热量; Qe——空调系统的蒸发器向车厢环境吸收的热量; W——发动机通过压缩机向空调系统作的功; ;
制冷系数ε=制冷量/消耗的机械功=Qe/W ;
七。客车的热负荷分布
八。与售后相关的分析
五.热量和热流量
热量:是指物体的热能变化的多少,是一个变化量
工程热力学基础理论-水蒸汽-传热学
![工程热力学基础理论-水蒸汽-传热学](https://img.taocdn.com/s3/m/8268e001eff9aef8941e0663.png)
第二章 工程热力学基础理论目前已为人们发现的自然界中可被利用的能源中,除风能和水能是以机械能的形式提供给人们外,其余各种能源往往直接以热能的形式,或通过相应的设备进行能量转换将它们转变为热能提供给人们。
热能利用方式,一为直接利用,即将热能直接用来加热物体,如烘干、蒸煮、采暖、熔化等。
另一为间接利用,即将热能转换为机械能或电能加以利用,如热力发电厂。
工程热力学主要研究热能与机械能转换的客观规律,即热力学的基本定律,分析工程上借以实现热能和机械能相互转换过程的媒介物质(如水和蒸汽)的基本热力性质,以及应用热力学基本定律分析计算工作物质在热力设备中所经历的变化过程。
第一节 工质及状态参数一、工质和热机能实现热能转变为机械能的设备,称为热机,如内燃机、蒸汽机和汽轮机等均为热机。
在热机里要使热能不断地转换为机械能,必须借助于一种工作物质,工作物质经过吸热、膨胀而完成作功,如汽轮机和蒸汽机的工作需要蒸汽;内燃机的工作需要燃气。
这种实现热能和机械能相互转化的工作物质叫做工质。
由于工质在热力设备中要连续不断地流动并膨胀作功,因此,工质应有良好的流动性与膨胀性。
同时,工质还要价廉、易得、热力性能稳定、不腐蚀设备、无毒等。
在物质的三态中,气态物质受热膨胀的能力最大,流动性也最好,显然,气态物质最适宜作工质。
而水蒸汽具有价廉易得,无毒,不腐蚀设备等优点,所以火力发电厂主要以水蒸汽为工质。
热能动力装置的工作过程,概括起来就是工质从高温热源吸取热能,将其中一部分转化为机械能,并把余下的一部分传给低温热源的过程,如图2-1所示。
在工程热力学中,高温热源就是指能不断地供给热能的物体,简称热源。
低温热源指接受工质排出剩余热能的物体,简称冷源。
二、状态参数用来描述和说明工质状态的一些物理量(如压力、温度等)则称为工质的状态参数。
状态参数值只取决于工质的状态,因而,任何物理量,只要它的变化量等于初始、终止两态下该物理量的差值,而与工质的状态变化途径无关,都可以作为状态参数。
工程热力学与传热学-§4-2 卡诺循环与卡诺定理
![工程热力学与传热学-§4-2 卡诺循环与卡诺定理](https://img.taocdn.com/s3/m/45e4977c59eef8c75fbfb3ed.png)
• 在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆 热机的热效率都小于可逆热机的热效率。
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
假如t,R1t,R2
WR1 WR2 Q2 Q2 '
R1带动R2逆向运行
Q2 ' Q2 WR1 WR2
单一热源热机,违背热力学第二定律
t,R1t,R2、 t,R1<t,R2不可能
温差是不可能连续地将热能转变为机械能,只有一个热源的 热机(第二类永动机)是不可能的。
9
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
逆向卡诺循环: (1)卡诺制冷循环:
制冷系数: (2)卡诺热泵循环:
供热系数:
10
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
3.卡诺定理
定理一
• 在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆 热机具有相同的热效率,与工质的性质无关。
(2) 逆向循环: 动画 消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环,如
制冷装置循环或热泵循环。
在p-v与T-s图上,逆向循环按逆时针方向进行。
5
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
根据热力学第一定律,
通常用工作系数评价逆向循环的 热经济性。 制冷系数 :制冷装置工作系数
供热系数 : 热泵工作系数
高温热源 放热Q1
8
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
结论:
(1) 卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度与低 温热源的温度,而与工质的性质无关;
(2) 卡诺循环的热效率总是小于1,不可能等于1,因为
T1→∞ 或T2=0K都是不可能的。这说明通过热机循环不可
能将热能全部转变为机械能;
(3) 当T1=T2时,卡诺循环的热效率等于零,这说明没有
工程热力学与传热学 第三章 热力学第一定律1234
![工程热力学与传热学 第三章 热力学第一定律1234](https://img.taocdn.com/s3/m/3f72e1ad360cba1aa811da79.png)
简称总能由系统的热力学能.宏观动能.重力势能之和.
E=U+ E k+E p 单位质量 e=u+ e k+e p
(3-2)
第三节系统与外界传递的能量
封闭系统,传递的能量有两种:功和热量
一.功
功的定义:
体积功:
p 1
2
w 1 pdv
2
v
1)功的热力学定义:力和力沿作用方向的位移的乘积
单位:焦耳(J)或千焦(kJ);
符号:用W或w表示。
2
整个过程中工质所做的功为 W Fdx 1
微元功为 dW Fdx
2)体积功:每公斤工质所作的功为
2
w pdv
1
微元功为 dw pdv
3)规定: 系统对外作功为正值 w >0 ;
3 3
功源对系统用功为负值 w<0 。
功的热力学定义与力学定义有何差异?
4)规定:系统内能增加为正值,u >0, 系统内能减少为负值, u <0,
气体工质的内能包括下面各项:
1 )内动能:工质内部粒子的热运动所具有的动能 称为内动能
它包括: 分子的移动动能, 转动动能, 振动动能,
是温度的函数.
2) 内位能:分子由于相互作用力的存在而具有的能量, 称为内位能。 是比容的函数
外部储存能---外部状态参数决定
一、内部储存能—热力学能
分子运动的平均动能和分子间势能称为“热力学能” 1)总内能的定义:物质具有的热力学能;
符号:用U表示; 单位:焦耳(J)或千焦(kJ); 2)比内能的定义:单位质量热力学能(简称内能)。 符号:用 u表示; 单位: kJ/kg。 3)关系: u=U/m kJ/kg
工程热力学与传热学:9-1 导热理论基础
![工程热力学与传热学:9-1 导热理论基础](https://img.taocdn.com/s3/m/cbd2ad4058fb770bf68a5505.png)
各向同性物体的稳态导热和非稳态导热。
各向异性材料:Q的方向与 温度梯度的方向和λ的方向性有关
直角坐标系中,
温度梯度 :
grad t t
i
t
j
t
k
x y z
热流密度:
q
grad
t
t
n
n
t
i
t
j
t
k
x
y
z
q x i q y j q z k
✓ 大小: q t
n
✓ 方向:温度降落的方向 ✓ 单位: w/m2
qx
t x
qy
t y
qz
t z
举例 一维稳态导热的傅里叶定律: t
qx
A
dt
dx
t
w1 t
w2
W / m2
qy 0, qz 0
t w1 t (x)
t w2
0 δ
Φ
x
大平壁的稳态导热
9-1-3 导热系数(thermal conductivity )
1. 定义:
q
W /mK
grad t
即温度梯度的绝对值为1K/m时的热流密度。 2. 影响因素:
2t y 2
2t z 2
)
V
c
✓ 无内热源фV=0:
t
a(
2t x 2
2t y 2
2t z 2
)
✓ 稳态导热 ( t 0) :
a( 2t 2t 2t ) V 0
x 2 y 2 z 2
c
✓ 稳态导热,无内热源:
2t x 2
2t y 2
2t z 2
0
2. 圆柱坐标系下的导热微分方程
工程热力学与传热学14) 导 热
![工程热力学与传热学14) 导 热](https://img.taocdn.com/s3/m/281261804afe04a1b071dece.png)
方向; ② 一维稳定温度场:
gradT dt dx
第二节 导热速率基本方程-傅立叶定律
实验证明:单位时间内传导的热量(导热速率)与 温度梯度及垂直于热流方向的导热面积成正比。
dQ dA t x
dQ t dA
x
说明:
“-”表明热流方向与温度梯度方向相反;
λ-比例系数,称导热系数,单位:W/(m·K), W/(m·℃);
密度(kg·m-3)
600 2300 300 600 1700 1840 600 216 200 160 260
λ(W·m-1·K-1)
0.15 1.28 0.046 0.14~0.38 0.7~0.8 1.05 0.12~0.21 0.07 0.07 0.043 0.78
与温度关系:
t 0 1 t
Am
式中:δ-圆筒壁厚度(m),δ=r2-r1 Am-平均导热面积(m2),Am=2πlrm
将δ、Am 值代入:
Q t1 t2 2rm L t1 t2
r2 r1
2rm L
r2 r1
与单层圆筒壁导热方程对比:
2Lt1 - t2 2rm L t1 t2
式中:
λt,λ0-分别是固体物料在t ℃及0 ℃时的导热系数,
W/(m·K);
α-温度系数,1/℃;对绝热材料为正值,对大多数金属
为负值。
工程计算:
m
1
2 2
or :
取t m
=
t1
+ t2 2
⇒ m
⒉液体的导热系数:
~10-1 W/(m·K);
金属液体>非金属液体,后者中以水的λ为最大; 纯液体>溶液;