文档介绍：3传热原理1、传热过程的分类:传热过程是一种复杂的物理现象,按物理本质的不同,将其分为三种基本的传热形式——传导、对流、辐射。1)传导传热现象是指物体内部相邻部分间的热量传递。2)对流现象只能在气体或液体中出现,它是借温度不同的各部分流体发生扰动和混合而引起的热量转移。因此,流体的运动特性对对流传热有重要影响,由导热的特点可见,在对流的同时,流体内部也有传导存在。3)辐射传热是通过电磁波实现的,热能转化为辐射能,被物体吸收的辐射能又转化为热能。因此,这种传热方式不仅进行能量的传递,而且还伴随着能量形式的转化。2、传热过程的性质实际上,很难存在某种单一的传热方式,也就是说,传热过程实际上具有复杂性。在实际计算里,往往将这些过程当作一个整体来看待。3、传热的表示形式没有温度差,传热就不可能发生。1)温度差越太,传热过程也越强烈,温度差是传热的动力。2)阻碍传热的各种因素,如传热两方的距离,物体的导热、辐射或吸收能力等。这些因素的综合称为“热阻”。传热方式不同,热阻的内容和表现形式也不同。热阻越太,传热量越小。实际传热过程往往是两种或三种传热方式同时存在的综合作用。因而热阻也将是几种传热方式综合在一起的热阻。温度差与热阻的对比关系决定传热量的大小,类比于电路中的电流与电压及电阻的关系,即:单位时间的传热量也可称为热流,温度差可称为热压,则热流与热压及热阻之间也呈现着同样的规律:4、传热学的任务研究不同条件下热压和热阻的具体内容和数值,从而能计算出传热量大小,并合理地控制和改善传热过程。在学****过程中,首先分别研究各种传热方式单独存在时的传热规律和热阻,然后再扩大到研究一般的实际传热过程。5、稳定态导热与非稳定态导热传热体系中的“热压”(温度差),有时是变化的,如传热各方向的温度随时间而变化,这种导热状态称为不稳定状态导热。例如,金属的加热和冷却过程属于不稳定态导热过程。所谓稳定态导热是指传热系统中各处的温度不随时间变化的传热过程。一般冶金炉都是希望作业温度稳定在某一范围内,为了使问题简化,可以取平均值作为计算依据,故整个过程仍作为稳定态导热过程处理。(如分子,原子,离子)通过热振动,将热量依次传递给低温部分,如炉壁的散热,就存在导热作用。稳定态导热的定义:即导热系统内各部分的温度不随时间发生变化,或者说同一时间内传入物体任一部分的热量与该部分物体传出的热量是相等的。(傅立叶方程式)1、等温面:物体内温度相同的所有点联成的面积称为等温面。2、公式推导:如图3-1所示:设两等温面间距离为dx,温差为dt,则传导的热量Q(W),应与温度差及传热面积成正比,而与距离成反比:引入比例系数“λ”,上式可写成:W(3—1)上式就是单向导热时的傅立叶方程式。式中:Q——沿x轴方向的热流,W;F——与热流垂直的传热面积,m2;λ——与物体性质有关的比例系数,称为导热系数,即当温度沿x轴向的变化率为1单位时,通过单位面积的热流。从式(3—1)可知λ的单位为:式中的负号是考虑到热流以温度降低的方向为正(即热流总是指向温度降低的方向);dt是以温度降低的方向为负,两者方向相反。。导热系数的物理意义是:它表示传热物体厚度为lm,两表面的温度差为1℃,传热面积为lm2,在1s内所传递的热量。导热系数的大小取决于材料的性质和温度。气体、液体和固体三者比较来看:气体的导热系数最小,~℃。~℃之间。固体的导热系数比较大,其中以金属材料的导热系数最大,~419W/m·℃之间,纯银的导热系数最高(λ0=419);铜(λ0=395),金(λ0=302),铝(λ0=209)等都是热的良导体,一般有色金属的导热系数较钢铁材料的导热系数高。由于气体的导热系数比较小,在工业生产中常用增加物体的孔隙率的办法来减小物体的导热系数。各种材料的导热系数都受温度的影响,其间的关系比较复杂,工程中一般将某一温度范围内的λ表示成温度的直线函数:λt=λ0+btW/m℃式中:λ0—0℃时(或常温下)的导热系数,w/m℃;b—实验常数,只在指定的温度范围内适用。一般气体的b值为正值,而大多数金属为负值对多数耐火材料,b值为正,即λ随温度升高而变大。下面介绍几种常见材料的导热系数1、金属的导热系数2、耐火材料的导热系数3、液体的导热系数4、,很多都是平壁。可认为壁内温度沿平面均匀分布,且各等温面皆与表面平行,就是说,温度只沿壁的法线方向变化(如图3-2)。1、单层平壁设壁两侧温度分别为t1、t2,壁厚为S。稳定热态下的导热方程:w式中:S—壁的厚度,m;F—壁的传热面积,