北京化工大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）第四章 热传（4.2）热传导

北京化工大学化工原理电子课件 4.2热传导 4.2.1有关热传导的基本概念 4.2.2傅立叶定律 4.2.3导热系数 4.2.4通过平壁的稳定热传导 4.2.5通过圆筒壁的稳定热传导 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 1 4.2 热传导 4.2.1 有关热传导的基本概念 4.2.2 傅立叶定律 4.2.3 导热系数 4.2.4 通过平壁的稳定热传导 4.2.5 通过圆筒壁的稳定热传导

北京化工大学化工原理电子课件 4.2.1有关热传导的基本概念 (1)温度场和等温面 温度场:某时刻,物体或空间各点的温度分布。 6 式中t一某点的温度, xyz一某点的坐标; 0—时间。 2口 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 2 4.2.1 有关热传导的基本概念 t = f (x, y,z, ) 式中 t ── 某点的温度，℃； x,y,z ── 某点的坐标；  ── 时间。 温度场：某时刻，物体或空间各点的温度分布。 (1)温度场和等温面

北京化工大学工原理电子课件 不稳定温度场t=f(x,y,z,O) 稳定温度场t=f(x,y,=) =0 06 等温面:在同一时刻,温度场中所有温度相同 的点组成的面。 等温面 不同温度的等温面不相交 Q 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 3 不稳定温度场 t = f (x, y,z, ) 稳定温度场 t = f (x, y,z) 等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同 的点组成的面。 不同温度的等温面不相交。 t1 t2 t1>t2 等温面 Q = 0    t

北京化工大学化工原理电子课件 (2)温度梯度 t-△t △tat t+△t Q grade= lim △n→>0△na7 dA n ◆温度梯度是一个点的概念。 ◆温度梯度是一个向量。 方向垂直于该点所在等温面,以温度增的方向为正 ◆一维稳定热传导dt/dx 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 4 (2)温度梯度 n t n t gradt n   =   =  →0 lim  t+t t-t t n Q dA 温度梯度是一个点的概念。 温度梯度是一个向量。 方向垂直于该点所在等温面，以温度增的方向为正 一维稳定热传导 dt / dx

北京化工大学化工原理电子课件 4.2.2傅立叶定律 at do=-nda 式中dQ一热传导速率,W或J/s dA—导热面积, m=. a—温度梯度,℃m或K/m; —导热系数,W(m:℃)或W(mK) 5 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 5 4.2.2 傅立叶定律 n t Q A   d = −d 式中 dQ ── 热传导速率，W或J/s； dA ── 导热面积，m2； t/n ── 温度梯度，℃/m或K/m；  ── 导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)

北京化工大学化工原理电子课件 负号表示传热方向与温度梯度方向相反 do a 用热通量来表示q da 对一维稳态热传导d=dt λ表征材料导热性能的物性参数 λ越大,导热性能越好 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 6 负号表示传热方向与温度梯度方向相反 q Q A t n = = − d d    表征材料导热性能的物性参数 越大，导热性能越好 用热通量来表示 对一维稳态热传导 dx dt dQ = −dA

北京化工大学化工原理电子课件 4.2.3导热系数 al a (1)λ在数值上等于单位温度梯度下的热通量。 (2)λ是分子微观运动的宏观表现 λ=(结构组成密度温度压力) (3)各种物质的导热系数 入金属固体>九非金属固体>人液体> 气体 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 7 (2) 是分子微观运动的宏观表现。 4.2.3 导热系数    = − q t / n (1) 在数值上等于单位温度梯度下的热通量。  = f(结构,组成,密度,温度,压力） (3) 各种物质的导热系数 金属固体 > 非金属固体 > 液体 > 气体

北京化工大学化工原理电子课件 1)固体 金属:纯金属>入合金 非金属:同样温度下,p越大,λ越大 在一定温度范围内:2=0(1+a) 式中入0,—0℃,t℃C时的导热系数,W(mK a——温度系数。 对大多数金属材料a0,t↑个 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 8 (1 ) 在一定温度范围内：  = 0 + at 式中 0 ,  ── 0℃, t℃时的导热系数，W/(m·K)； a ── 温度系数。 对大多数金属材料a 0 ，t    1)固体 • 金属：纯金属> 合金 • 非金属：同样温度下，越大， 越大

北京化工大学化工原理电子课件 2)液体 金属液体λ较高,非金属液体λ低,水的λ最大。 般来说,纯液体的大于溶液 t个入↓(除水和甘油) 3)气体 ●t个入个 气体不利用导热,但可用来保温或隔热。 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 9 2)液体 • 金属液体较高，非金属液体低，水的最大。 • t  （除水和甘油） 3)气体 • 一般来说，纯液体的大于溶液 • t  气体不利用导热，但可用来保温或隔热

北京化工大学化工原理电子课件 4.2.4通过平壁的稳定热传导 通过单层平壁的稳定热传导 假设: (1)A大,b小 (2)材料均匀; (3)温度仅沿x变化,且 不随时间变化 X+dx X dx 10 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 10 4.2.4 通过平壁的稳定热传导 一、 通过单层平壁的稳定热传导 假设： (1) A大，b小； (2) 材料均匀； (3)温度仅沿x变化，且 不随时间变化。 t1 t2 b  t x dx Qx Qx+dx