给热系数
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导热率K是材料本身的固有性能参数,用于描述材料的导热能力,又称为热导率,单位为W/mK。
这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的,只是跟材料本身的成分有关系。
不同成分的导热率差异较大,导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。
单粒物料的导热性能好于堆积物料。
稳态导热:导入物体的热流量等于导出物体的热流量,物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。
非稳态导热:导入和导出物体的热流量不相等,物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程,也称为瞬态导热过程。
导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C),在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/米·度导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。
非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。
材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。
通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定,凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料),而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。
导热系数高的物质有优良的导热性能。
在热流密度和厚度相同时,物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差,随导热系数增大而减小。
锅炉炉管在未结水垢时,由于钢的导热系数高,钢管的内外壁温差不大。
而钢管内壁温度又与管中水温接近,因此,管壁温度(内外壁温度平均值)不会很高。
但当炉管内壁结水垢时,由于水垢的导热系数很小,水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大,从而把管壁金属温度迅速抬高。
当水垢厚度达到相当大(一般为1~3毫米)后,会使炉管管壁温度超过允许值,造成炉管过热损坏。
对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲,则要求导热系数越低越好。
一般常把导热系数小于0。
8x10的3次方瓦/(米时·摄氏度)的材料称为保温材料。
例如石棉、珍珠岩等填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法导热系数λ[W/(m.k)]:导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。
导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。
传热系数K [W/(㎡?K)]:传热系数以往称总传热系数。
国家现行标准规范统一定名为传热系数。
传热系数K 值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K,此处K可用℃代替)。
传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。
热阻值R(m.k/w):热阻指的是当有热量在物体上传输时,在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。
单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。
传热阻:传热阻以往称总热阻,现统一定名为传热阻。
传热阻R0是传热系数K的倒数,即R0=1/K,单位是平方米*度/瓦(㎡*K/W)围护结构的传热系数K值愈小,或传热阻R0值愈大,保温性能愈好。
(节能)热工计算:1、围护结构热阻的计算单层结构热阻: R=δ/λ式中:δ—材料层厚度(m);λ—材料导热系数[W/(m.k)]多层结构热阻: R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w)δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]2、围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11)Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04)R —围护结构热阻(m.k/w)3、围护结构传热系数计算K=1/ R0式中: R0—围护结构传热阻外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)式中:Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)]Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m.k)]Fp—外墙主体部位的面积Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积4、单一材料热工计算运算式①热阻值R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡?K)]②导热系数λ[W/(m.k)] = 厚度δ(m) / 热阻值R(m.k/w)③厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)]④厚度δ(m) = 导热系数λ[W/(m.k)] / 传热系数K [W/(㎡?K)]5、围护结构设计厚度的计算厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)] *修正系数(见下表)R值和λ值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
化工原理实验报告实验名称:对流给热系数测定实验学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工班姓名:学号:同组者姓名:指导教师:日期:一、 实验目的1. 观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象,并判断冷凝类型;2. 测定空气在圆直管内强制对流给热系数i α;3. 应用线性回归分析方法,确定关联式Nu=ARe m Pr 0.4中常数A 、m 的值。
4. 掌握热电阻测温的方法。
二、 实验原理在套管换热器中,环隙通以水蒸气,内管管内通以空气,水蒸气冷凝放热以加热空气,在传热过程达到稳定后,有如下关系式:VρC P (t 2-t 1)=αi A i (t w -t)m (1-1)式中:V ——被加热流体体积流量,m 3/s ; ρ——被加热流体密度,kg/m 3; C P ——被加热流体平均比热,J/(kg·℃);αi ——流体对内管内壁的对流给热系数,W/(m 2·℃); t 1、t 2——被加热流体进、出口温度,℃;A i ——内管的外壁、内壁的传热面积,m 2;(T -T W )m ——水蒸气与外壁间的对数平均温度差,℃;22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- (1-2)(t w -t)m ——内壁与流体间的对数平均温度差,℃;22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w m w -----=-(1-3)式中:T 1、T 2——蒸汽进、出口温度,℃;T w1、T w2、t w1、t w2——外壁和内壁上进、出口温度,℃。
当内管材料导热性能很好,即λ值很大,且管壁厚度很薄时,可认为T w1=t w1,T w2=t w2,即为所测得的该点的壁温。
由式(1-3)可得:(1-4)若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2,内管的换热面积A i ,以及水蒸气温度T ,壁温T w1、T w2,则可通过式(1-4)算得实测的流体在管内的(平均)对流给热系数αi 。