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传热基本原理.ppt

上传人:文库新人 2022/3/29 文件大小:4.07 MB

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传热基本原理.ppt

文档介绍

文档介绍:传热基本原理
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第一页,讲稿共一百一十一页哦
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均值。
式中 t均 —平均温度(℃),
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第十二页,讲稿共一百一十一页哦
三、平壁炉墙上的导热
1、单层平壁炉墙的稳定导热
设单层平壁炉墙(图1-1),其壁厚为s,材料的热导率λ不随温度变化,表面温度分别为t1和t2(t1>t2),并保持恒定。若平壁面积是厚度的8∼10倍时,可忽略端面导热的影响,误差小于1%。平壁温度只沿垂直于壁面x轴方向变化,所以它是单向稳定态导热问题。
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第十三页,讲稿共一百一十一页哦
为了求出通过这一平壁炉墙的热流密度,在平壁内取一厚度为dx的单元薄层,设其两侧的温度差为dt,根据傅立叶定律,通过这一单元薄层的热流密度
分离变量后积分得
故热流密度:
(W/m2) (1-8)
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第十四页,讲稿共一百一十一页哦
若平壁炉墙的面积为F,而且内外表面积相等,则在1小时内通过F面积所传导的热流量
(W) (1-9)

在上两式中,s/λ为单位面积的平壁热阻,s/(λF)是面积为F的平壁热阻。由此可见,热流量与温度差(t1-t2)成正比,与热阻s/(λF)成反比。
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第十五页,讲稿共一百一十一页哦
实际的平壁炉墙(如箱式炉炉墙)面积并非很大,而且其内外表面积也不相等,因而它的导热面是变化的。这时上式中的导热面积应该用平均面积代替,一般按如下方法近似计算。
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第十六页,讲稿共一百一十一页哦
当F2 /F1≤2时,用算术平均面积,即 (m2) (1-10) 当F2 /F1 >2时,用几何平均面积,即 (m2) (1-11) 式中:F1、F2 — 分别为单层平壁炉墙的内、外表面积 (m2)。
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第十七页,讲稿共一百一十一页哦
2、多层平壁炉墙的稳定导热
一般热处理炉的炉墙,大多为两层或三层不同材料砌成的(图1—2),设炉墙界面温度依次为t1、t2、t3、t4(t1>t2>t3>t4),各层厚度为s1、s2、s3,各层间紧密接触。各层的热导率用λ1、λ2、λ3表示。
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第十八页,讲稿共一百一十一页哦
第一层: (a)
第二层: (b)
第三层: (c)
在稳定态导热时,通过平壁炉墙各层的热流或热流密度应相等。 根据式(1—8)可分别写出通过各层的热流密度:
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第十九页,讲稿共一百一十一页哦
由上述三个方程.可求出三个未知量q、t2和t3,由于λ是温度的函数,由上页式(a)∼(c)经运算得:
(W/m2) (1-12)
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第二十页,讲稿共一百一十一页哦
同理,n层平壁炉墙的导热公式
(W/m2) (1-13)
若多层炉墙的总热阻已知,则各层间的界面温度可由下式求得:
(℃) (1-14)
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第二十一页,讲稿共一百一十一页哦
在求界面温度时,必须先根据经验设一界面温度,然后根据假设温度算出各层的λ值及总热阻,再代入式(1—14)求得界面温度。
如果计算界面温度和假设温度相差较少(5%以下),即可采用;如果相差大于5%,应重新假设再进行计算,直到误差小于5%为止。
一般规定炉墙外表面温度为50℃。
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第二十二页,讲稿共一百一十一页哦
对各层导热面积不同的n层平壁炉墙,则应用下述公式计算热流量。