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第五章传热

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《食品工程原理》第五章 传热

《食品工程原理》第五章 传热
第五章
传热
Heat Transfer
第一节 传热概述 第二节 热传导 第三节 对流传热 第四节 热交换 第五节 辐射传热
.
第一节 传热概述
5-1 传热的基本概念
1.传热基本方式
（1）热传导（conduction）
当物体内部或两直接接触的物体间有温度差时， 温度较高处的分子与相邻分子碰撞，并将能量的 一部分传给后者。
G P r 6 r .1 2 6 0 0 6 .4 7 .0 1 4 60 3
查表5-3 a = 0.53, m = 1/4
Nu=a(Pr·Gr)m
N u aL 0. 5(3 4 .1 460 )3 1/ 424.3 λ
αN λ u 24 0.3 .0 7 3.04 W 512/K (m ) L 0.1
δ1
δ2
.
本次习题
p.195
2. 5.
.
5-4 通过圆筒壁的稳态导热
5.4A 通过单层圆筒壁的稳态导热
Φλ2πrLdT
dr
Φ 2π
r2
Lr1
drλT2
r
T1
dT
Φ
2πLλ
lnr2 (T1
T2
)
r1
令
rmΦ rl2n2δ π rr12r1 m/rLλ T1T δln2rr12r2rδrm1
令 Am 2π rm L
.
M 3 Θ 1 L 1 a L T b M T 1 T 1 c M 3 Θ L 1 d M 3 L e L 2 T 2 Θ 1 f L L T 2 g
按因次一致性原则
对质量M 1 = c + d + e 对长度L 0 = a + b – c + d – 3e + 2f + g

循环流化床锅炉原理-第五章-传热

循环流化床锅炉原理-第五章-传热
con 1 t
Deg
Tc1 =1+F L
L和Deg为稀相区的高度和截面直径
c=1.1 ，F=1.4，L/Deg>50时c1 =1

3.辐射换热系数计算公式
1 h rad＝ －1 (Ta－Tb ) eb ＋ew－1－ 1
第一节 密相区传热
循环流化床下部密相区与受热面间的传热机理 影响传热的各种因素

循环流化床下部 密相区与受热面 间的传热机理
(一)三个控制传热过程的因素
h=hgc +hpc +hrad
1．气体对流传热系数 2．辐射传热系数
hgc
hrad
3
. 颗粒对流传热系数 hpc
循环流化床下部 密相区与受热面 间的传热机理
循环流化床锅炉-传热
传热系统
密相区传热
稀相区传热 传热机理模型 传质


传热系数的准确性，对于循环流化床锅炉的设计、制造和运 行可靠性、安全性均起着举足轻重的作用。在锅炉设计中， 传热系数决定着受热面的布置、数量及结构，如果传热系数 选取不当，就难以达到稳定燃烧和最佳经济效益，甚至出现 受热面损坏的现象。与传统流化床一样，在循环流化床中存 在各种不同的传热过程： 1)颗粒与气流之间的传热(床内颗粒与床内气流)； 2)颗粒与颗粒之间的传热； 3)整个气固多相流与受热表面(包括壁面与悬吊在床内的 表面)之间的传热， 4)气固多相流与入床气流之间的传热。
s 为颗粒的导热率；dp为颗粒平均直 区颗粒密度； p和 g 径；cp和cg分别为颗粒和气体的定压比热容； 分别为颗粒和气体的密度；ut为截面平均流化速度； g0 为稀相区和密相区交界处的气体换热公式。

第五章 传热

第五章 传热

液体被加热时，(/w)0.14=1.05，液体被冷却时，(/w)0.14=0.95
16
2. 圆直管强制滞流
Nu=1.86(RePrdi/l)1/3(/w)0.14 定性温度、定性尺寸和 (/w)0.14的处理同上 3. 圆直管过渡流
先按湍流计算，然后乘以校正因数
j=1-6×105/Re1.8<1
流体垂直流过单管时表面传热系数的变化
19
Nu=CRenPr0.4
Re 50~80 80~5000 ≥5000 C 0.93 0.715 0.226 n 0.4 0.46 0.6
2. 流体垂直流过管束 Nu=CeRenPr0.4 C、e、n的值由下表确定：
20
列序 1 2 3 4
直列 n 0.6 0.65 0.65 0.65
2
Pr
c p l
三、流体无相变对流表面传热系数的关联式
（一）流体在管内强制对流时的对流传热系数 1．流体在圆形直管内强制湍流时的对流传热系数 Nu=0.023Re0.8Prn 定性温度：流体进出口温度的算术平均值 定性尺寸：管内径 流体被加热时，n=0.4 流体被冷却时，n=0.3 对高粘度流体（粘度大于水粘度的2倍），用： Nu=0.027Re0.8Pr1/3(/w)0.14 定性温度：流体进出口温度的算术平均值 定性尺寸：管内径
E Et
Et：透过的能量
E：被反射的能量
33
由能量衡算：
Ea E Et E
Ea E

E E

Et E
1
a t 1
几种物体的定义：
黑体
镜体
a=1 =0 t=0 →例:黑煤a=0.97
a=0 =1 t=0 →例:磨光的铜镜面=0.97 t=0 a+=1

第五章 传热

第五章 传热

第五章传热1. 有一套管换热器，长10m，管间用饱和蒸汽作加热剂，一定流量下且作湍流流动的空气由内管流过，温度可升至指定温度。

现将空气流量增加一倍，并近似认为加热面壁温不变，要使空气出口温度仍保持原指定温度，则套管换热器的长度应为原来的_______。

A：2倍B：1.74倍C：1.15倍D：1.14倍2. 判断下面关于系统进行稳定传热时的说法，错误的是_______。

A：通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值B：系统中任一点的温度维持恒定C：总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和D：系统中任一传热面上的热通量在过程中不变3. 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是_______。

A：表面光滑，颜色较浅B：表面粗糙，颜色较深C：表面粗糙，颜色较浅D：表面光滑，颜色较深4. 双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为∆t1和∆t2，若∆t1>∆t2，则和的关系为_______。

A：λ1<λ2B：λ1>λ2C：λ1=λ2D：无法确定5. 空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是_______。

A：λ1>λ2>λ3B：λ1<λ2<λ3C：λ2>λ3>λ1D：λ2<λ3<λ16. 随着温差增加，空气导热系数变化趋势是_______。

A：变大B：变小C：不变D：不确定7. 随着温差增加，水的导热系数变化趋势是_______。

A：变大B：变小C：不变D：不确定8. 随着温差增加，大多数金属材料的导热系数变化趋势是_______。

A：变大B：变小C：不变D：不确定9. 随着温差增加，大多数非金属材料的导热系数变化趋势是_______。

A：变大B：变小C：不变D：不确定10. 金属的导热系数大都随其纯度的增加而_______。

A：增大B：减少C：不变D：不确定变化11. 有一φ18×2mm的无缝钢管，管内通冷冻盐水，为减少冷量损失，在管外包一导热系数λ＝0.18W/(m℃)的石棉，保温层外壁与空气对流传热系数α＝10W/(m2℃)，原包石棉厚为5mm，现改为8mm，则冷量损失是_______。

《传热学》资料第五章传热过程与传热器

《传热学》资料第五章传热过程与传热器

《传热学》资料第五章传热过程与传热器一、名词解释1．传热过程:热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程.2．复合传热:对流传热与辐射传热同时存在的传热过程.3．污垢系数:单位面积的污垢热阻.4．肋化系数: 肋侧表面面积与光壁侧表面积之比.5．顺流:两种流体平行流动且方向相同6．逆流: 两种流体平行流动且方向相反7．效能:换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比.8．传热单元数:传热温差为1K时的热流量与热容量小的流体温度变化1K所吸收或放出的热流量之比.它反映了换热器的初投资和运行费用,是一个换热器的综合经济技术指标.9．临界热绝缘直径:对应于最小总热阻(或最大传热量)的保温层外径.二、填空题1．与的综合过程称为复合传热。

(对流传热，辐射传热)2．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20 W／(m2．K)，对流传热系数为40 W／(m2．K)，其复合传热系数为。

(60W／(m2．K))3．肋化系数是指与之比。

(加肋后的总换热面积,未加肋时的换热面积)4．一传热过程的热流密度q＝1．8kW／m2，冷、热流体间的温差为30℃，则传热系数为，单位面积的总传热热阻为。

(60W／(m2．K)，0．017(m2.K)／W)5．一传热过程的温压为20℃，热流量为lkW，则其热阻为。

(0．02K／W)6．已知一厚为30mm的平壁，热流体侧的传热系数为100 W／(m2．K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m2．K)，平壁材料的导热系数为0．2W／(m·K)，则该平壁传热过程的传热系数为。

(6．1W／(m2．K))7．在一维稳态传热过程中，每个传热环节的热阻分别是0．01K／W、0．35K／W和0．009lK ／W，在热阻为的传热环节上采取强化传热措施效果最好。

(0．35K／W)8．某一厚20mm的平壁传热过程的传热系数为45W／(m2．K)，热流体侧的传热系数为70W／(m2K)，冷流体侧的传热系数为200W／(m2．K)，则该平壁的导热系数为。

第五章-传热学

第五章-传热学

t w = f ( x, y , z , τ )
如果t 常数，则称为等壁温边界条件 如果 w=常数，则称为等壁温边界条件。 等壁温边界条件。
12
第二类边界条件给出边界上的热流密度分布规律 第二类边界条件给出边界上的热流密度分布规律： 给出边界上的热流密度分布规律：
qw = f ( x, y , z , τ )
8
单位时间内微元体热力学能的增加为 单位时间内微元体热力学能的增加为
dU Φλ + Φh = 于是根据微元体的能量守恒 dτ ( ut ) ( vt ) 2t 2t 可得 λ 2 + 2 dxdy ρ c p x + y dxdy x y t = ρcp dxdy τ t t t u v 2t 2t +v +t + ρcp + u = λ 2 + 2 x y x y x y τ
4
按照牛顿冷却公式
t q x = hx ( tw tf ) x= λ y w,x
hx =
qx
( tw tf ) x
λ
t y w, x
如果热流密度、 表面传热系数、 如果热流密度 、 表面传热系数 、 温度梯度及温差 都取整个壁面的平均值， 都取整个壁面的平均值，则有 λ t h= tw tf y w 上面两式建立了对流换热表面传热系数与温度场 之间的关系。 而流体的温度场又和速度场密切相关， 之间的关系 。 而流体的温度场又和速度场密切相关 ， 所以对流换热的数学模型应该包括描写速度场和温度 场的微分方程。 场的微分方程。 5
dU t = ρcp dxdy τ dτ
t t t 2t 2t ρcp + u +v = λ x 2 + y 2 x y τ

化工原理第五章传热过程计算与换热器


5.4 传热效率和传热单元数
• 当传热系数K和比热cpc为常数时，积分上式可得
• 式中NTUc（Number of Transfer Unit）称为对冷流体而言的传热单 元数，Dtm为换热器的对数平均温差。
• 同理，以热流体为基准的传热单元数可表 示
• 在换热器中，传热单元数定义 为
5.4 传热效率和传热单元数
• 2．由选定的换热器型式计算传热系数K；
• 3．由规定的冷、热流体进出口温度计算参数e、CR； • 4．由计算的e、CR值确定NTU。由选定的流动排布型
式查取e—NTU算图。可能需由e—NTU关系反复计算 NTU；
• 5．计算所需的传热面积
。
5.5 换热器计算的设计型和操作型问题
• 例5-2 一列管式换热器中，苯在换热器的管内 流动，流量为1.25 kg/s，由80℃冷却至30℃； 冷却水在管间与苯呈逆流流动，冷却水进口温 度为20℃，出口温度不超过50℃。若已知换热 器的传热系数为470 W/（m2·℃），苯的平均 比热为1900 J/（kg·℃）。若忽略换热器的散 热损失，试分别采用对数平均温差法和传热效 率—传热单元数法计算所需要的传热面积。
• 如图5-4所示，按照冷、热流 体之间的相对流动方向，流体之 间作垂直交叉的流动，称为错流 ；如一流体只沿一个方向流动， 而另一流体反复地折流，使两侧 流体间并流和逆流交替出现，这
种情况称为简单折流。
•图 P2
•55
5.3 传热过程的平均温差计算
•通常采用图算法，分三步： •① 先按逆流计算对数平均温差Dtm逆； •② 求出平均温差校正系数φ；
•查图 φ
•③ 计算平均传热温差： • 平均温差校正系数 φ <1，这是由于在列管式换热器内增设了

传热学第5章

•T
w
•t — 热边界层厚度 •与t 不一定相等
•边界层的传热特性： •在层流边界层内垂直于壁面方向上的热量传递主要依 靠导热。湍流边界层的主要热阻为层流底层的导热热阻 。
1对流换热
•层流：温度呈抛物线分 布•湍流：温度呈幂函数分 布
•湍流边界层贴壁处的温度 梯度明显大于层流
•故：湍流换热比层流换热强！
•边界层内：平均速度梯度很大；
•
y=0处的速度梯度最大
6对流换热
•由牛顿粘性定律：
•速度梯度大，粘滞应力大
•边界层外： u 在 y 方向不变化， u/y=0
•粘滞应力为零 — 主流区
•流场可以划分为两个区： •边界层区：N-S方程
•主流区： u/y=0，=0；无粘性理想流体；
•
欧拉方程
•——边界层概念的基本思想
•强迫对流换热 •自然对流换热
7对流换热
•
(2) 流动的状态 •层流 •：主要靠分子扩散（即导热）。
•湍流 •：湍流比层流对流换热强烈
•
(3) 流体有无相变
•沸腾换热 •凝结换热
8对流换热
• (4) 流体的物理性质
• 1）热导率，W/(mK)， 愈大，对流换热愈强烈；
• 2）密度，kg/m3 • 3）比热容c，J/(kgK)。c反映单位体积流体热容
• 与 t 的关系：分别反映流体分子和流体微团的动量
•
和热量扩散的深度
•普朗特数
2对流换热
•综上所述，边界层具有以下特征：
•( • a) (b) 流场划分为边界层区和主流区。
•流动边界层：速度梯度较大，动量扩散主要区域。
•热边界层：温度梯度较大，热量扩散的主要区域
• (c) 流态：边界层分为层流边界层和湍流边界层 。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心。

第五章 传热


传热速率 Q：单位时间传递的热量，J/s
热通量 q： 单位传热面积上的传热速率，J/m2s，矢量，方向为传热
面的法线方向
q

dQ
dA
等温面：温度相同的点组成的面
等温面 等温面 t+t
t
温度变化率：两等温面的温差与两等温面间的任一
n
距离之比 t
l
l
q
温度梯度 t ： 两等温面的温差与两等温面间的法向距离
b1 1 Am1 b2 2 Am2 b3 3 Am3
Q 3 t1 t4
总推动力 总热阻
bi i Ami
i 1
教材更正：
r1
r2
t2
0
r
b1 b2 b3
P141例5-4中每米管长的热损失计算式左边应 为Q，不应为Q/L，单位应为W，不应为W/m。
《化工原理》电子教案/第五章
16/141
金属， 非金属。
获取方法：查相关物性数据手册，如附录二～四。
《化工原理》电子教案/第五章
q

dQ dA

9/141
t n
三、一维平壁稳态热传导
1. 无限大单层平壁（无内热源）稳态导热
特点：属一维导热，A为常数， Q为常数
Q qA A t A dt 常数
主体平均温度
tm

t进
t出 2
膜温
tm

t壁
t主体 2
Re ul

或Gr

tgl3 2 2

《化工原理》电子教案/第五章
23/141
二、各种情形下的经验式
（一） 无相变时
1 、 管 内 层 流---传热主要以导热方式为主（有时有自然对流） 时

第五章传热

第五章传热主要内容：热量传递基础；传热过程的计算；传热设备。

重点内容：傅里叶传导定律；牛顿冷却对流传热定律；传热过程基本方程；换热器的计算；管壳式换热器的设计和选用。

难点内容：传热过程基本方程。

课时安排：20第一节概述一、传热过程由热力学第二定律可知，凡有温度差存在的地方，就必然有热量的传递。

化学工业与传热密切相关，化工生产过程中许多单元操作都需要加热和冷却。

化工生产中进行传热操作的目的——1．料液的加热和冷却，为达到反应所需的温度；2．为维持反应温度，需不断输入或输出热量；3．许多单元操作需输入或输出热量；4．化工设备的保温；5．生产过程中热能的综合利用及废热的回收。

化工生产对传热过程的要求：1．强化传热——要求传热速率高，降低设备成本；2．削弱传热——可减少热损失。

二、传热的基本方式（传热机理）传热原因——传热推动力（温度差）传热方向——在无外功输入时，由热力学第二定律，热流方向由高温处向低温处流动。

传热的三种基本方式：1．热传导——物体内部或两个直接接触物体之间的传热方式。

金属导体—自由电子运动不良导体，大部分液体—温度高的分子振动，与相邻分子碰撞，造成的动量传递。

气体—分子无规则运动热传导是静止物体内的一种传递方式，没有物质的宏观位移。

2．对流传热——是指流体由质点发生相对位移而引起的热交换。

对流传热仅发生在流体中，所以与流体的流动方式密切相关。

自然对流——质点位移是由于流体内部密度差引起的，使轻者浮，重者沉；强制对流——质点运动是由外力作用所致。

对流传热同时伴有热传导，事实上无法将其分开——又称给热。

化工中所讨论的给热，都是指流体与固体壁面之间的传热过程——间壁式换热3．热辐射——是一种通过电磁波传递能量的过程任何物体，只要在0K 以上都能发射电磁波，而不依靠任何介质，当被另一物体接收后，又重新变为热能。

热辐射不仅是能量转移，也伴随着能量形式的转移。

三、间壁式换热1． 间壁式换热过程—由对流、导热、对流三过程串联而成（1）热流体以对流方式将热量传递到间壁一侧； （2）热量以导热方式通过间壁； （3）热量以对流方式传至冷流体。

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影响因素： 接触面的粗糙程度， 接触面的压紧力， 接触面空隙内的流体性质。 接触热阻一般通过实验测定或凭经验估计 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 ：
q
t1 t3

b1
r0
2
b2
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三、一维平壁稳态热传导
思考1：若上述平壁的右侧与环境进行对流传热，设环境温 度为t0、对流传热系数为，则传热量如何计算？
四、两种流体热交换的基本方式
1、直接接触式传热
直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直 接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。
优点：方便和有效，而且设备结构较简单，常用于 热气体的水冷或热水的空气冷却。
缺点：在工艺上必须允许两种流体能够相互混合。 直接接触式传热设备—板式塔，填料塔
四、两种流体热交换的基本方式
目录
第五章 传热及设备 第一节 概述 第二节 热传导 一、傅里叶定律 二、热导率 三、一维平壁稳态热传导 四、一维圆筒壁稳态热传导
目录
第三节 对流传热 一、实验法求 二、各种情形下的经验式 （一）无相变 1、管内层流 2、管内湍流 3、管外强制对流 4、自然对流 （二）有相变 1、冷凝 2、沸腾
r b
四、一维圆筒壁稳态热传导
1、无限长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）
t1 t 2 t1 t 2 Q ln r2 r1 r2 r1 2l 2l r2 r1 ln r2 r1
r2 r1 令rm ------对数平均半径 ln r2 r1 r2
当
三种平均的比较
t t1 r1 t2 r2 0 b r
r1
2 时，可用算术平均代替
于是 Q
t1 t 2 t t 1 2 b b 2lrm Am
t t 推动 力 对照 ：平壁 ： Q 1 2 b A 热阻
对数平均、算术平均、几何平均的比较：
算术平均
几何平均
对数平均
平 均 值
x=5时
b1 b2 b3 : : R1 : R2 : R3 1 A 2 A 3 A
上式说明，在稳定多层壁导热过程中，哪层热阻大， 哪层温差就大；反之，哪层温差大，哪层热阻一定大。 当总温差一定时，传热速率的大小取决于总热阻的大小。
四、一维圆筒壁稳态热传导
接触热阻：两固体之间由于未紧密接触而导致的
dx
3、傅立叶定律
λ——比例系数，
称为导热系数。w/m· k
t q n
——傅立叶定律
负号表示热流方向与
温度梯度方向相反。
t / n
对照：牛顿黏性定律，形式上很相似
du dy
二、导热系数
1、导热系数的定义
q t / n
在数值上等于单位温度梯度下的热通量 。 是物质的物理性质之一 ， ，导热性能越好。从强化传 热来看，选用大的材料；相反要削弱传热，选用小的材料 。 一般，金属的导热系数最大，非金属的固体次之，液体
3）烟道气 ： 烟道气的温度可达700℃以上，可以将物料加热到比较 高的温度 。 缺点：传热速度慢，温度不易控制。 4）高温载热体： 优点：沸点高（饱和蒸汽压低），化学性质稳定。
2、冷源
一 般 采 用 水 （ 20 ～ 30℃ ） 、 空 气 和 冷 冻 盐 水 、 液 氨 （ 33.4℃）等作为冷源。
Q
t1 t 4
b
i 1 3
3

i
i A
t1 t 0
t4 t0 1 A 1 A
t1
Q

t4
t0

bi i A
i 1

总推动力 总热阻
牛顿冷却定律： Q A t 4 t 0


四、一维圆筒壁稳态热传导
1、无限长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）
特点：属一维导热，A常数， Q为常数， q常数
红线----算术平均（最大） 黄线----几何平均（其次） 绿线----对数平均（最小）
且x与y相差越大， 对数平均值与x、y 中最小者越接近
返回上页
四、一维圆筒壁稳态热传导
2、无限长多层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）
对每一层均有：
推动力 Q qA 热阻
t2 t3 t3 t4 t1 t 2 Q b1 1 Am 1 b2 2 Am 2 b3 3 Am 3 Q t1 t 4
t t1 t2 r1 r2 0 b1 t2 r b 2 b3 t3 t4
1、化工与传热
1）绝大多数化学反应过程都要求在一定的温度下进行，为 了使物料达到并保持指定的温度，就要预先对物料进行 加热或冷却，并在过程中及时取出放出的热量或补充需
要吸收的热量。
2）一些单元操作过程，例如蒸发、蒸馏、干燥等，需要按
一定的速率向设备输入或输出热量。
3）在高温或低温下操作的设备，要求保温，以减少它们和
对流传热系数小结 的数量级
目录
第四节 间壁式换热器的传热 一、换热器简介 二、间壁式换热器的传热过程分析 三、间壁式换热器的传热过程计算 1、总传热速率方程 2、Q的计算 3、 K的计算 4、tm的计算 5、传热单元数法 习题课
设计型 操作型
6、壁温的计算
目录
第五节 间壁式换热器介绍（教材第六章） 一、列管式换热器（管壳式换热器） 二、其它类型的换热器 三、传热过程的强化
R q T Rt
第二节 热传导
一、基本概念和傅立叶定律 1、温度场和等温面
温度场的数学表达式为 稳定温度场
等温面
t
1
t
2 Q
t1>t2
温度场：某一时刻，物体（或空间）各点的温度分布
t f ( x, y, z, )
温度场中各点的温度不随时间而改变
t f ( x, y , z )
不稳定温度场
2、蓄热式换热 蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐 火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可 以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到 两流体换热的目的。
优点：结构较简单，可耐高温，常用于气体的余热或冷量 的利用。
缺点：由于填料需要蓄热，所以设备的体积较大，且两种 流体交替时难免会有一定程度的混合。
t t1
无限宽
若为常数，则： t1 t 2 dt 常数 dx b
t1 t 2 推动力 Q qA 热阻 b A
b
无限长
-------可见温度分布为直线
Q
0
Q
t2 b x
dx
传导距离b越大，传热面积和导热系数越小，传导热阻越大
三、一维平壁稳态热传导
2、无限大多层平壁一维稳态导热（无内热源） 特点：同单层平壁 此外，通过每一层的Q（或 q）都相同
目录
第六节 辐射传热
一、基本概念 二、物体的辐射能力
三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率
四、气体热辐射的特点 五、辐射、对流的联合传热
第五章小结 第三版第18次印刷的教材更正
第五章
传热及设备
第一节
概述
一、传热在化工生产中的应用 传热：就是热的传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的 一种传递过程,由热力学第二定律可知，凡是有温差的地 方就有热量传递。
等温面： 温度场中各点的温度随时间而改变 温度场中温度相同的点组成的面， 不同温度的等温面不相交。
2、温度梯度
温度梯度 ： 两等温面的温度差t与其间的垂直 距离n之比，在n趋于零时的极限
t+t
t-t t Q
dA
n
温度梯度与热流 方向的关系
t t lim n n 0 n
温度梯度是向量，正方向指向温度增加的方向。 对于一维稳定的温度场，温度梯度可表示为 ： dt
的较小，气体的最小。
2、固体的导热系数
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。
0 (1 at)
3、液体的导热系数 液体分为金属液体和非金属液体两类，金属液体导热系数较 高，后者较低。
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，纯液体的导热 系数比溶液的导热系数大。
2、热对流
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递，称为热对 流，对流只能发生在流体中。 流体流过固体表面时，热能由流体传向固体壁面，或者 由固体壁面传入周围流体，称为对流给热，简称给热。 强制对流 用机械能（泵、风机、搅拌等）使流体发生 对流而传热。 流体原来是静止的，由于流体各部分温度的不均 自然对流 匀分布，形成密度的差异，造成流体内部上升下 降运动而发生对流。
五、传热速率与热通量
传热速率（热流量 ）Q 单位时间内通过全部传热面的热量，单位为J/s，w。 热通量（又称为热流密度或传热速度）q 单位传热面积的传热速率。单位为w/m2 传热速率与热通量的关系为
q dQ
dA
传热温差（推动力） 传热速率 热阻（阻力）
传热温差以△T表示，热阻通常以R或r表示 Q T
三、传热的三种基本方式
1、热传导 热量从物体内部温度较高的部分传递到温度 较低的部分或者传递到与之相接触的温度较低的
另一物体的过程称为热传导，简称导热。
特点：物质间没有宏观位移，只发生在静止物
质内的一种传热方式。
微观机理因物态而异
三、传热的三种基本方式
气体：气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。 固体： 导电固体：自由电子在晶格间的运动；良好的导 电体中有相当多的自由电子在晶格之间运动，正如这些 自由电子能传导电能一样，它们也能将热能从高温处传 到低温处。 非导电固体：非导电体的导热是通过晶格结构的 振动来实现的。 液体：存在两种不同的观点，类似于气体和类似于非 导电固体。