传热的三种方式精.ppt
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1、传热的三种方式2023/5/211第1页,本讲稿共21页一、热量传递的基本方式一、热量传递的基本方式 热量传递有三种基本方式热量传递有三种基本方式:l热传导热传导 l热对流热对流 l热辐射热辐射 2023/5/212第2页,本讲稿共21页1、热传导热传导(简称简称导热导热):在在物物体体内内部部或或相相互互接接触触的的物物体体表表面面之之间间,由由于于分分子子、原原子子及及自自由由电电子子等等微微观观粒粒子子的的热热运动而产生的热量传递现象。运动而产生的热量传递现象。纯纯纯纯导导导导热热热热现现现现象象象象可可可可以以以以发发发发生生生生在在在在固固固固体体体体内内内内部部部部,也也也也可可可
2、可以以以以发发发发生生生生在静止的液体和气体之中。在静止的液体和气体之中。在静止的液体和气体之中。在静止的液体和气体之中。2023/5/213第3页,本讲稿共21页大平壁的一维稳态导热大平壁的一维稳态导热 0 xt tw2 tw1 特特点点:平平壁壁两两表表面面维维持持均均匀匀恒恒定定不不变变的的温温度,度,平壁各处温度不随时间改变;平壁各处温度不随时间改变;壁内温度只沿垂直于壁面的方向变化;壁内温度只沿垂直于壁面的方向变化;热量只沿着垂直于壁面的方向热量只沿着垂直于壁面的方向传递。传递。热流量热流量:单位时间传过的热量:单位时间传过的热量:材材材材料料料料的的的的导导热热系系数数,表表明明材
3、材料料的的导导热能力,热能力,W/(mK)。W2023/5/214第4页,本讲稿共21页热流密度热流密度 q:单位时间通过单位面积的热流量单位时间通过单位面积的热流量导热热阻导热热阻称为平壁的导热热阻,表示物体对导热称为平壁的导热热阻,表示物体对导热的阻力,单位为的阻力,单位为K/WK/W 。tw1 tw2 热阻网络热阻网络2023/5/215第5页,本讲稿共21页 导热系数导热系数 导热系数物质导热能力的大小。单位:导热系数物质导热能力的大小。单位:导热系数物质导热能力的大小。单位:导热系数物质导热能力的大小。单位:W/m.KW/m.KW/m.KW/m.K。绝大多数材料的导热系数值都可以通过
4、实验测得。绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。绝大多数材料的导热系数值都可以通过实验测得。2023/5/216第6页,本讲稿共21页物质的导热系数在数值上具有下述特点物质的导热系数在数值上具有下述特点:(1)(1)(1)(1)对对对对于于于于同同同同一一一一种种种种物物物物质质质质,固固固固态态态态的的的的导导导导热热热热系系系系数数数数值值值值最最最最大大大大,气气气气态态态态的的的的导导导导热系数值最小;热系数值最小;热系数值最小;热系数值最小;(2)(2)(2)(2)一般金属的导热系数大于非金属的热导率一般金属的导热系数大于非金属的热导
5、率一般金属的导热系数大于非金属的热导率一般金属的导热系数大于非金属的热导率 ;(3)(3)(3)(3)导电性能好的金属导电性能好的金属导电性能好的金属导电性能好的金属,其导热性能也好其导热性能也好其导热性能也好其导热性能也好 ;(4)(4)(4)(4)纯金属的导热系数大于它的合金纯金属的导热系数大于它的合金纯金属的导热系数大于它的合金纯金属的导热系数大于它的合金 。导导导导热热热热系系系系数数数数数数数数值值值值的的的的影影影影响响响响因因因因素素素素较较较较多多多多,主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于物物物物质质质质的的的的种种种种类类类类、物物物物质质质质结结结结构构构构与与与与物物
6、物物理理理理状状状状态态态态,此此此此外外外外温温温温度度度度、密密密密度度度度、湿湿湿湿度度度度等等等等因因因因素素素素对对对对导导导导热热热热系数也有较大的影响。其中温度对导热系数的影响尤为重要。系数也有较大的影响。其中温度对导热系数的影响尤为重要。系数也有较大的影响。其中温度对导热系数的影响尤为重要。系数也有较大的影响。其中温度对导热系数的影响尤为重要。2023/5/217第7页,本讲稿共21页温度对导热系数的影响:温度对导热系数的影响:一一一一般般般般地地地地说说说说,所所所所有有有有物物物物质质质质的的的的导导导导热热热热系系系系数数数数都都是是温温度度的的函函数数,不不同同物物质质
7、的的热热导导率率随随温温度度的的变化规律不同。变化规律不同。纯纯纯纯金金金金属属属属的的的的导导导导热热热热系系系系数数数数随随温温度的升高而减小。度的升高而减小。一一般般合合金金和和非非金金属属的的导导导导热系数热系数热系数热系数随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。2023/5/218第8页,本讲稿共21页 用用用用于于于于保保保保温温温温或或或或隔隔隔隔热热热热的的的的材材材材料料料料。国国国国家家家家标标标标准准准准规规规规定定定定,温温温温度度度度低低低低于于于于350350时导热系数小于时导热系数小于时导热系数小于时导热系数小于0.120.
8、12 W/(mW/(m K)K)的材料称为的材料称为的材料称为的材料称为保温材料保温材料保温材料保温材料。保温材料保温材料保温材料保温材料(或称(或称(或称(或称绝热材料绝热材料绝热材料绝热材料):):):):多孔材料的导热系数随温度的升高而增大。多孔材料的导热系数随温度的升高而增大。多孔材料的导热系数随温度的升高而增大。多孔材料的导热系数随温度的升高而增大。多多多多孔孔孔孔材材材材料料料料的的的的导导导导热热热热系系系系数数数数与与与与密密密密度度度度和和和和湿湿湿湿度度度度有有有有关关关关。一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下密密密密度度度度和湿度愈大,热导率愈大。和湿度愈大,热导率愈
9、大。和湿度愈大,热导率愈大。和湿度愈大,热导率愈大。典型材料导热系数的数值范围典型材料导热系数的数值范围纯金属纯金属纯金属纯金属 50-415 W/mK 合金合金合金合金 12-120 W/mK 非金属固体非金属固体非金属固体非金属固体 1-40 W/mK 液体液体液体液体(非金属非金属非金属非金属)0.17-0.7 W/mK 绝热材料绝热材料绝热材料绝热材料 0.03-0.12 W/mK 气体气体气体气体 0.007-0.17 W/mK 2023/5/219第9页,本讲稿共21页2、热对流、热对流 由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传
10、递现象。位移而产生的热量传递现象。特点:热对流只发生在流体之中,并伴随有微观特点:热对流只发生在流体之中,并伴随有微观特点:热对流只发生在流体之中,并伴随有微观特点:热对流只发生在流体之中,并伴随有微观粒子热运动而产生的导热。粒子热运动而产生的导热。粒子热运动而产生的导热。粒子热运动而产生的导热。对流换热对流换热 :流体与相互接触的固体表面之间的热量:流体与相互接触的固体表面之间的热量:流体与相互接触的固体表面之间的热量:流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式
11、共同作用的传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。结果。结果。结果。牛顿冷却公式牛顿冷却公式:=Ah(tw tf)q=h(tw tf)2023/5/2110第10页,本讲稿共21页tw tf h h 称称为为对对流流换换热热的的表表面面传传热热系系数数(习习习习惯惯惯惯称称称称为为为为对对对对流换热系数流换热系数流换热系数流换热系数),单位为),单位为),单位为),单位为W/(m2K)K)。对流换热热阻:对流换热热阻:=Ah(tw tf)称为称为对流换热热阻对流换热热阻,单位为,单位为 W/K。对流换热热阻对流换热热阻网络:网络:2023/5/2111第11页,本讲稿共21页表
12、面传热系数的影响因素表面传热系数的影响因素:h 的的大大小小反反映映对对流流换换热热的的强强弱弱,与与以以下下因因素有关:素有关:(1 1)流体的物性(热导率、粘度、密度、比热流体的物性(热导率、粘度、密度、比热容等);容等);(2 2)流体流体流体流体流动的形态(层流、紊流);流动的形态(层流、紊流);流动的形态(层流、紊流);流动的形态(层流、紊流);(3 3)流动的成因(自然对流或受迫对流);流动的成因(自然对流或受迫对流);(4)物体表面的形状、尺寸物体表面的形状、尺寸;(5 5)换热时流体有无相变(沸腾或凝结)。换热时流体有无相变(沸腾或凝结)。2023/5/2112第12页,本讲稿
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