安 第4章热量传递基础 大°41概述 化·42热传导 4.3对流传热 ·44冷凝与沸腾传热 理 4.5辐射传热 子课 件 返回 前页 后页 王题
西安交大化工原理电子课件 返回 前页 1 后页 主题 第 4 章 热量传递基础 • 4.1 概述 • 4.2 热传导 • 4.3 对流传热 • 4.4 冷凝与沸腾传热 • 4.5 辐射传热
西安交大化工 4.1概述 4.1.1基本概念 愿·41.2热量传递的三种基本方式 理 子课 件 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 2 后页 主题 4.1 概述 • 4.1.1 基本概念 • 4.1.2 热量传递的三种基本方式
4.1.1基本概念 安 太·在化工生产中传热的应用主要是两个方 面: 化 (1)强化传热为了使物料满足所要求 原的操作温度进行的加热或冷却,希望热 理量以所期望的速率进行传递; (2)削弱传热为了使物料或设备减少 子课 热量散失,而对管道或设备进行保温或 出# 返回 前页 3 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 3 后页 主题 4.1.1 基本概念 • 在化工生产中传热的应用主要是两个方 面： • （1）强化传热 为了使物料满足所要求 的操作温度进行的加热或冷却，希望热 量以所期望的速率进行传递； （2）削弱传热 为了使物料或设备减少 热量散失，而对管道或设备进行保温或 保冷
4.1.1基本概念 安 友·1.传热速率与热通量 大 化传热速率Q是指单位时间内通过传热面的热量, 又称热流量,其单位是W。 原 ——表征了传热过程进行的快慢程度 理 传热速率=传热推动力(温差) 传热热阻(阻力) 子课 热通量q是指单位传热面积上的传热速率,又称 热流密度,单位是W/m2。 件 热通量与传热速率之间的关糸为:=的 dA 返回 前页 4 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 4 后页 主题 4.1.1 基本概念 • 1.传热速率与热通量 传热速率Q 是指单位时间内通过传热面的热量， 又称热流量，其单位是W。 ——表征了传热过程进行的快慢程度 传热热阻（阻力） 传热推动力（温差） 传热速率 = 热通量q 是指单位传热面积上的传热速率，又称 热流密度，单位是W/m2 。 热通量与传热速率之间的关系为 ： dA dQ q =
41.1基本概念 安 友·2.稳态传热与非稳态传热 化 稳态传热一→物体中各点温度不随时间而改变 连续生产过程中的传热 原热量传 狸递过程 非稳态传热→物体的温度分布随时间变化 子课 间歇操作的换热设备和连续生产设备 的启动、停机过程以及变工况过程的 件 热量传递 返回 前页 5 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 5 后页 主题 4.1.1 基本概念 • 2.稳态传热与非稳态传热 热量传 递过程 稳态传热 非稳态传热 物体的温度分布随时间变化 物体中各点温度不随时间而改变 ——连续生产过程中的传热 ——间歇操作的换热设备和连续生产设备 的启动、停机过程以及变工况过程的 热量传递
41.1基本概念 交·3.温度场与温度梯度 大 物体内各点温度的集合称为温度场,一般地, 化 物体内任意点的温度是时间和空间位置的函数, 温度场的数学表达式为 原 t=f(x, y,z, t) 理 —式中t为温度;x、y、z为空间坐标;τ为时间。 子课 稳态温度场一物体中各点温度与时间无关 温度场 件 非稳态温度场→物体的温度分布随时间变化 返回 前页 6 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 6 后页 主题 4.1.1 基本概念 • 3.温度场与温度梯度 物体内各点温度的集合称为温度场 ，一般地， 物体内任意点的温度是时间和空间位置的函数， 温度场的数学表达式为 t = f (x, y,z, ) ——式中 t为温度；x、y、z为空间坐标；为时间。 温度场 稳态温度场 非稳态温度场 物体的温度分布随时间变化 物体中各点温度与时间无关
41.1基本概念 安 交等温点连成的面,等温面不可能句的 在某一肘刻,温度场中温度相 大 化等温线 对于二维传热问题,物体中等温面 表现为等温线,等温线也不可能相交。 温度随空间位置的变化率以等温面(线)的法线 原 方向上为最大值,在等温面(线)法线方向上的温 理 度变化率称为温度梯度,可表示为。 △tOt grad(t 子 An→0△n0n 式中Δn为法线n方向上的距离;grad(t)表示温度梯度, 是矢量,其方向垂直于等温面(线),与等温面(线)的 件 法线方向一致,并以温度增加的方向为正方向。 返回 前页 7 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 7 后页 主题 4.1.1 基本概念 等温面： 在某一时刻，温度场中温度相同的 点连成的面，等温面不可能相交。 对于二维传热问题，物体中等温面 表现为等温线，等温线也不可能相交。 温度随空间位置的变化率以等温面（线）的法线 方向上为最大值，在等温面（线）法线方向上的温 度变化率称为温度梯度，可表示为 n t n t grad t n = = →0 ( ) lim 式中 n为法线n方向上的距离；grad（t）表示温度梯度， 是矢量，其方向垂直于等温面（线），与等温面（线）的 法线方向一致，并以温度增加的方向为正方向。 等温线：
412热量传递的三种基本方式 安 交·1热传导 大化工 物体各部分之间不发生相对位移肘,依靠 分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而 原严生的热量传递称为热传导,又称导热。 理 热传导现象可以用傅立叶( ourier)定律来描述。 2对流传热 子课 对流仅发生于流体中,宅是指由于流体的宏 现运动使流体各部分之间发生相对位移而导致 的热量传递过程。 返回 前页 8 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 8 后页 主题 4.1.2 热量传递的三种基本方式 • 1.热传导 物体各部分之间不发生相对位移时，依靠 分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而 产生的热量传递称为热传导，又称导热。 热传导现象可以用傅立叶(Fourier)定律来描述。 • 2.对流传热 对流仅发生于流体中，它是指由于流体的宏 观运动使流体各部分之间发生相对位移而导致 的热量传递过程
412热量传递的三种基本方式 安 大为t的流体被温度为t的热壁加热肘,单位面积上的加热 化量可以表示为: q=a(,) 愿当主体温度为t的流体被温度为t的冷壁冷却肘,有 理 q=a(t1-t1) 子 式中q为对流传热的热通量,W/m2;a为比例糸数, 遝称为对流传热糸数,W/(m2℃)。牛顿冷却公式表明, 件单位面积上的对流传热速率与温差成正比关糸。 返回 前页 9 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 9 后页 主题 4.1.2 热量传递的三种基本方式 对流传热通常用牛顿冷却定律来描述，即当主体温度 为t f的流体被温度为tw的热壁加热时，单位面积上的加热 量可以表示为 ： ( ) w f q = t − t 当主体温度为t f的流体被温度为tw的冷壁冷却时，有 ( ) f w q = t − t 式中q为对流传热的热通量，W/m2；a为比例系数， 称为对流传热系数, W/(m2·℃)。牛顿冷却公式表明， 单位面积上的对流传热速率与温差成正比关系
412热量传递的三种基本方式 安 交·3.热辐射 大 辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。物 化 体因各种原因发出辐射能,其中因热的原因发 出辐射能的现象称为热辐射 原 与热传导和对流传热不同,辐射传热无须借 理 助中间介质的存在来传递热量,可以在真空中 传递。 子课 虽然物体可以热辐射的方式进行热量传递, 件 但一般只在高温或低温下才成为主要传热方式。 返回 前页 10 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 10 后页 主题 4.1.2 热量传递的三种基本方式 • 3.热辐射 辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。物 体因各种原因发出辐射能，其中因热的原因发 出辐射能的现象称为热辐射。 与热传导和对流传热不同，辐射传热无须借 助中间介质的存在来传递热量，可以在真空中 传递。 虽然物体可以热辐射的方式进行热量传递， 但一般只在高温或低温下才成为主要传热方式