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第五章 传热Key Words: Heat transfer, Conduction, Convection, Rediation, Fourier Law第一节 概述化工过程中经常遇到气一液，液－液，气－固，液－固的换热过程 加热冷却 过程强化 保温――削弱过程 一、传热的基本方式： 热传导 分子振动 无质点位移对流传热 流体质点相对移动 强制对流、自然对流 电磁波形式传播 热辐射 放热→辐射能→吸收无需中间介质、能量转换，T 高时的主要方式 传热方式相互依存，并不独立存在 二、冷热流体接触方式： 直接接触式 间壁式 蓄热式 三、传热速率：（传热速率）热流量Q ：J/s热流密度（热通量） q=dQ/ds J/m 2s 四、稳态传热和不稳态传热Q 、q 、及有关物理量（进出口T ， t ） 不随时间变化稳态 sQ qds =⎰q ： 不随变化（沿管长变化）不稳定：夹套加热T Q Qd θθ=⎰第二节 热传导一、温度场和温度梯度：在θ时刻物体（或空间）各点温度分布 t = f (x,y,z,) 若与θ无关→稳定温度场相同t 连结组成等温面 等温面不相交等温面上无热量传递温度梯度：0lim n t t n n∆→∂∆=∂∆ n ：法线方向 二、Fourier 定律t dQ dsnλ∂=-∂ (与牛顿粘性定律相似) λ：导热系数，负号：热流方向是温度降方向。
三、导热系数λ与物质组成、结构、温度、密度、压强等有关。
单位：/w mK金属 101～102T建材 10-1～100w/mK T绝缘材料 10-2～10-1液体 10-1T (水、甘油除外)气体 10-2～10-1固体：=o (1+KT) λ0：0℃导热系数，金属K<0，非金属K>0 液体：T λ(水、甘油除外)气体：T λ。
高于2000atm ，低于20mmHg ，p λ四、平壁稳定热传导：一平板，长宽与厚比无限大。
dt const Q sdxλλ==- 积分：()121212/s t t t t t t Q bb s Rλλ---===温度分布 11Qx q t t t x s λλ=-=- 直线o o a t λλλ'=+()()()()2212121212122(1)()12o o o o m a s Q t t t t b t t S sa t t a t t tb bλλλλ'⎡⎤=-+-⎢⎥⎣⎦+''=+-=+-多层：n 层 不同 ，b 不同存在n 个温度差（接触面良好） Q 相同（通过各层）()()()31212233412314312123isssQ t t t t t t b b b t t t Q b b b R s s sλλλλλλ=-=-=--∆==++∑由总温差和i，求Q ，由21~i i n QR t t t -=∆，求五、圆筒壁的稳定热传导2s rL π=、Q 相同、q 不同()12122122ln(/)L t t dt dtt t Q s rL Q dr dr r r Rπλλπλ--=-=-==21212m m b r r r rR s Lr s λλπλ--=== 2121ln(/)m r r r r r -= 对数平均值 当r 2 / r 1<2时，可用算术平均值计算，误差小于4％多层： ()23141433122412311223312111ln ln ln m m m L t t t t Q b r b b r r s s s r r r πλλλλλλ--==++++ 六、具有内热源的热传导：半径为r o 、长度为L 圆柱体（径向传热）单位时间单位体积产生热'q '2'22dt q rL r Lq dt rdr drλππλ-=∴=-若r ＝r o 时，t ＝t w2'2'2'2maxmax 124014w o tro w t r o o ww w o q r q r dt rdrt t r q r t t r r t t t t r λλλ⎡⎤⎛⎫⎢⎥=-=+- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎛⎫-==+∴=- ⎪-⎝⎭⎰⎰时温度沿半径方向呈抛物线分布。
《化工传递过程Ⅱ》课程教学大纲课程编号：12S15A0103建议学时：40课程名称：化工传递过程Ⅱ开课学期：秋季英文名称：Fundamentals of Transport课程学分：2.5Processes适用专业：化学工程、化学工艺、化工机械、海洋化学工程与技术一、课程性质、目的和任务传递过程原理是国内外化学工程系高年级本科生和硕士研究生的必修课程，是化学工程专业的重要基础理论课程之一。
课程教学的任务是在大学化工原理（或化工过程与设备或单元操作）课程的基础上，通过课程学习使学生理解动量传递、热量传递和质量传递的基本原理以及三者之间的密切联系，掌握建立、求解化工传递过程数学模型基本方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、课程主要内容及要求第一章动量、热量与质量传递导论（共2学时）1、绪论2、现象定律3、普兰德数、施密特数和刘易斯数本章内容为一般了解。
第二章粘性流体流动的微分方程（共4学时）1、连续性方程的推导及分析2、粘性流体的运动微分方程3、用动力压力表示的萘维－斯托克斯方程本章内容为详细掌握。
第三章运动方程的应用（共8学时）1、稳态层流2、非稳态流动3、流函数4、势流第四章边界层理论基础（共4学时）1、边界层概念2、普兰德边界层方程的推导及求解3、边界层积分动量方程的推导本章内容为详细掌握。
第五章热量传递概论与能量方程（共2学时）1、热量传递方式2、能量方程本章内容为一般了解。
第六章热传导（共4学时）1、稳态热传导2、集总热容法3、一维不稳态导热的分析解本章内容为详细掌握。
第七章对流传热（共6学时）1、对流传热的机理和膜系数2、平板壁面层流传热的精确解3、平板层流传热的近似解本章内容为详细掌握。
第八章质量传递概论与传质微分方程（共2学时）1、分子传质与对流传质2、质量传递微分方程本章内容为一般了解。
第九章分子扩散（共2学时）1、稳态分子扩散的通用速率方程2、气体中的分子扩散本章内容为详细掌握。
