(10.5)--第2节化工原理绪论化工原理.ppt

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1、第五章 传 热一、传热的基本概念和傅立叶定 律二、导热系数三、平壁的稳态热传导四、圆筒壁的稳态热传导第二节 热传导*1一、传热的基本概念和傅立叶定律 1、温度场和等温面 温度场 物体或系统内部的各点的温度在时空中的分布温度场的数学表达式为 稳定温度场 不稳定温度场 温度场中各点的温度随时间而改变 温度场中各点的温度不随时间而改变 等温面：温度场中温度相同的点组成的面*22、温度梯度 温度梯度：等温面法线方向上的温度变化率，用gradt表示。温度梯度是向量，正方向指向温度增加的方向。对于一维稳态的温度场，温度梯度可表示为：3、傅立叶定律*3比例系数，称为导热系数或热导率，W/(mK)负号表示热流

2、方向与温度梯度方向相反。傅立叶定律*4二、导热系数 1、导热系数的定义 在数值上等于单位温度梯度下的热通量，是物质的物性数据之一。一般，金属的导热系数最大，非金属的固体次之，液体的较小，气体的最小。*52、固体的导热系数 纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低，金属的导热系数大都随纯度的增加而增大。非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数随密度增加而增大，也随温度升高而增大。3、液体的导热系数 在非金属液体中，水的导热系数最大。除水和甘油外，绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小。*6纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。3、气体的导热系数 气体的导热系数很小，不利于导热，但有利于保温。气体的

3、导热系数随温度升高而加大。在相当大的压强范围内，气体的导热系数随压强变化极小 注意：在传热过程中，物体内不同位置的温度可能不相同，因而导热系数也不同，在工程计算中常取导热系数的算术平均值。*7三、通过平壁的稳态热传导 1、单层平壁的稳态热传导 边界条件为：x=0时，t=t1 x=b时，t=t2*8 R导热热阻，K/W；r面积热阻，Km2/W。传导距离b越大，传热面积和导热系数越小，传导热阻越大*92、多层平壁的稳态热传导、多层平壁的稳态热传导*10推广到n层平壁有：多层平壁导热相当于单层平壁导热过程的串联，导热过程的推动力为各层平壁总温差，导热阻力为各层平壁热阻之和，符合串联叠加原则。利用合比

4、定律，有：*113、接触热阻 若以r0表示单位传热面的接触热阻，通过两层平壁的热通量变为：接触热阻与接触面的材料，表面粗糙度及接触面上压强等因素有关。*12四、圆筒壁的稳态热传导1、单层圆筒壁的稳态热传导仿照平壁热传导公式，通过该圆筒壁的导热速率可以表示为：*13分离变量积分：圆筒壁的导热热阻 这个式子也可以写成与平壁传导速率方程类似的形式 边界条件为：r=r1时，t=t1 r=r2时，t=t2*14Am圆筒壁的内外表面的对数平均面积，m2 当r2/r1 2时可用算术平均半径代替对数平均半径 其中：b 圆筒壁的厚度，m；rm 圆筒壁的对数平均半径，m；？*15*16课后思做21算数平均值与对数

5、平均值有何关系？如何通过的数学方法证明它们之间的大小关系？*172、多层圆筒壁的稳态热传导 与多层平壁的稳态热传导计算类似，可导出：*18【例例53】P139【例例54】P141【例例55】P141*19*20例题（补）1某业主用地暖为自己的房间供暖，如下图所示某业主用地暖为自己的房间供暖，如下图所示木地板木地板地暖地暖楼板楼板T1T2T3已知木地板的厚度为已知木地板的厚度为12mm，木地板的热导率为，木地板的热导率为0.15W/(mK);楼板的厚度为楼板的厚度为80mm，楼板的热导率为，楼板的热导率为1.74W/(mK)；假设地；假设地暖层内的空气温度暖层内的空气温度(T2)为为60，地板上

6、表面的温度，地板上表面的温度(T1)为为40，楼板下表面的温度，楼板下表面的温度(T3)为为20；*21试计算：试计算：（1）通过楼板散失到楼下住户热损失的比例？）通过楼板散失到楼下住户热损失的比例？（2）为了减少热损失，在地暖热水管下面铺设了一层厚度）为了减少热损失，在地暖热水管下面铺设了一层厚度为为5mm的聚氨酯保温膜，若该保温膜的热导率为的聚氨酯保温膜，若该保温膜的热导率为0.024 W/(mK)，试计算此时热损失比例会降到多少？，试计算此时热损失比例会降到多少？（3）假如该保温膜的价格是）假如该保温膜的价格是200元元/m2，有效寿命为，有效寿命为3年年，装修师傅建议你铺，你认为值不值

7、得铺？假设地暖采用燃装修师傅建议你铺，你认为值不值得铺？假设地暖采用燃烧天然气供热，天然气的价格为烧天然气供热，天然气的价格为2.54元元/m3。天然气的热值。天然气的热值为为35MJ/m3，每年供热时间为，每年供热时间为3个月个月。*22通过楼板散热进入楼下住户房间的热通量为通过楼板散热进入楼下住户房间的热通量为解：解：（1）通过地板散热进入业主房间的热通量为）通过地板散热进入业主房间的热通量为通过楼板散热而损失的热量所占的比例通过楼板散热而损失的热量所占的比例*23通过楼板散热进入楼下住户房间的热通量变为通过楼板散热进入楼下住户房间的热通量变为（2）增设保温层以后进入业主房间的热通量不变）

8、增设保温层以后进入业主房间的热通量不变此时，通过楼板散热而损失的热量所占的比例此时，通过楼板散热而损失的热量所占的比例*24（3）增设保温层以后每平米节省的热通量）增设保温层以后每平米节省的热通量3年时间可以节省的总热量年时间可以节省的总热量相当于节省了天然气的用量为相当于节省了天然气的用量为节省的天然气的费用为节省的天然气的费用为所以值得铺！所以值得铺！*25延伸思考：延伸思考：除了增设保温层，还有没有其它方法减少热损失？除了增设保温层，还有没有其它方法减少热损失？*26例题（补）2接接习习题题1，如如果果装装修修师师傅傅不不是是增增设设保保温温膜膜，而而只只是是简简单单地地将将地地暖暖的的

9、热热水水管管架架空空了了2cm，试试问问能能否否达达到到同同样样的的节节能能效效果？已知果？已知60下空气的热导率为下空气的热导率为0.029 W/(mK)木地板木地板楼板楼板T1T2T3木地板木地板楼板楼板T1T2T32cm*27由于热量向下传递时通过厚度为由于热量向下传递时通过厚度为2cm的空气层会产的空气层会产生附加热阻，故此时通过楼板散热进入楼下住户房生附加热阻，故此时通过楼板散热进入楼下住户房间的热通量为间的热通量为 解：解：（1）通过地板散热进入业主房间的热通量仍为）通过地板散热进入业主房间的热通量仍为通过楼板散热而损失的热量所占的比例通过楼板散热而损失的热量所占的比例*28给我们

10、的启示：给我们的启示：（1）知识就是力量，没知识真可怕！）知识就是力量，没知识真可怕！（2）学了多少知识不重要，重要的是）学了多少知识不重要，重要的是学了的知识学了的知识会用的有多少会用的有多少会用的有多少会用的有多少！学的知识不会用，一切等于零。！学的知识不会用，一切等于零。（3）不要以为学的知识没有用，）不要以为学的知识没有用，书到用时方恨少书到用时方恨少！*29延伸思考：延伸思考：这道题这样求解是不是对的呢？这道题这样求解是不是对的呢？有没有什么问题？有没有什么问题？问题在哪里？问题在哪里？课后思做22一车载空调，制冷量为4kW，因长期没有清洗，散热片表面上吸附了一层厚度大约为0.1mm的灰尘，请问积尘之后空调的制冷量下降了多少（求下降的百分比）？已知空气的热导率为0.0267W/m/K。假设积尘前后空调内外的温差不变（10），散热片的面积为0.5m2。*30