文档介绍：本章重点研究热处理炉内的传热问题,为炉子设计、制造、操作及节能打好理论基础。§1-1基本概念传热或换热:热量从一物体传向另一物体或由同一物体的某一部分传向另一部分的过程。热处理炉内进行的热传递过程尽管比较复杂,但也是传导、对流、辐射三种基本形式组成的综合传热过程。1一、传热的基本形式1、传导传热温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间热能的传递过程。2、对流传热流体在流动时,流体质点发生位移和相互混合而发生的热量传递。23、辐射传热辐射:任何物体在高于热力学零度时,都会不停地向外发射粒子(光子)的现象。辐射传热:辐射不需任何介质。物体间通过辐射能进行的热能传递过程。3传热过程中伴随着能量的转化,即从热能到辐射能以及从辐射能又转化为热能。如果系统中有两个或两个以上温度不同的物体,它们都同时向对方辐射能量和吸收投射于其上的辐射能量。它们之间由于相互辐射而发生的热量传递过程,称为辐射传热或辐射换热。4二、温度场与温度梯度1、温度场温度场是描述物体中温度的分布情况,它是空间坐标和时间坐标的函数,即:(1-1)式中:x,y,z—该点的空间坐标;τ—时间坐标。这个函数叫温度场函数。若物体的温度沿x、y、z三个方向都有变化,称三向温度场;若只在一个方向上有变化,则称单向温度场,即:(1-2)5如果物体各点温度不随时间变化称为稳定温度场。这时温度分布函数简化为:(1-3)如果物体各点的温度随时间的变化而变化,此时的温度场称不稳定态温度场,这种传热过程叫不稳定态传热。如升温状态下炉壁的传热。62、温度梯度等温面:在温度场内,同一时刻具有相同温度各点连接成的面。温度梯度:物体(或体系内)相邻两等温面间的温度差Δt与两等温面法线方向的距离Δn的比例极限。用下式来表示:(℃/m)(1-4)温度梯度是表示温度变化的一个向量,其数值等于在和等温面相垂直的单位距离上温度变化值,并规定由低到高为正,由高到低为负。7三、热流和热流密度热流:单位时间内由高温物体传给低温物体的热量叫热流或热流量,用Q表示,单位为W,即J/s。热流密度:单位时间内通过单位传热面积的热流,称为热流密度,用q表示,单位为W/m2,即(W/m2)(1-5)热流、热流密度都为向量,其方向与温度梯度方向相反。8§l-2传导传热一、传导传热的基本方程式导热基本方程式,即博立叶定律。(W/m2)(1-6)式中:Q—沿n方向的热流量(w);q—热流密度(W/m2);F—与热流方向垂直的传热面积(m2);λ—比例系数,称为热导率[W/(m.℃)]—温度梯度(℃/m),负号表示热流方向与温度梯度方向相反。9二、热导率为在单位时间内,每米长温度降低1℃时,单位面积能传递的热流量。用λ表示,单位为w/(m·℃)。材料的热导率与温度的变化呈线性关系,即(1—7)式中:λt——t℃时材料的热导率;λ0——0℃时材料的热导率;b——材料的热导率温度系数,因材料而异。10