文档介绍：第四章传热
温度场(temperature field)：某一瞬间空间中各点的温度分布，称为温度场(temperature field)。
式中：t —— 温度；
x, y, z —— 某点的空L。
圆筒壁的稳定热传导
一、单层圆筒壁的热传导
将上式分离变量积分并整理得
根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为
上式也可写成与平壁热传导速率方程相类似的形式，即
上两式相比较，可得
其中
式中 rm——圆筒壁的对数平均半径，m
Am——圆筒壁的内、外表面对数平均面积，m2
当A2/A1<2时，可认为Am=（A1+A2）/2
r1
r2
r3
r4
t1
t2
t3
t4
对稳定导热过程，单位时间内由多层壁所传导的热量，亦即经过各单层壁所传导的热量。
如图所示：以三层圆筒壁为例。
假定各层壁厚分别为b1= r2- r1，b2=r3- r2，b3=r4- r3；
各层材料的导热系数λ1，λ2，λ3皆视为常数；
层与层之间接触良好，相互接触的表面温度相等，各等温面皆为同心圆柱面。
二、多层圆筒壁的稳定热传导
多层圆筒壁的热传导计算，可参照多层平壁。对于第一、二、三层圆筒壁有
根据各层温度差之和等于总温度差的原则，整理上三式可得
同理，对于n层圆筒壁，穿过各层热量的一般公式为
注：对于圆筒壁的稳定热传导，通过各层的热传导速率都是相同的，但是热通量却不相等。
分析：当r1不变、r0增大时，热阻R1增大，R2减小，因此有可能使总热阻（R1+R2）下降，导致热损失增大。
通常，热损失随着保温层厚度的增加而减少。对于小直径圆管外包扎性能不良的保温材料，随着保温层厚度的增加，可能反而使热损失增大。
假设保温层内表面温度为t1，环境温度为tf，保温层的内、外半径分别为r1和r0，保温层的导热系数为λ，保温层外壁与空气之间的对流传热系数为α。
热损失为：
保温层的临界直径
上式对r0求导，可求出当Q最大时的临界半径，即
解得 r0=λ/α
当保温层的外径do<2λ/α时，则增加保温层的厚度反而使热损失增大。
当保温层的外径do>2λ/α时，增加保温层的厚度才使热损失减少。
对管径较小的管路包扎λ较大的保温材料时，要核算d0是否小于dc。
所以，临界半径为 rc=λ/α 或 dc=2λ/α
例在一60×，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=·℃，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=·℃。现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
解：每米管长的热损失
此处，r1== r2=+=
r3=+= r4=+=
保温层界面温度t3
解得 t3=℃
第3节对流传热
基本概念
对流传热速率
影响对流传热系数的因素
对流传热：是在流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。
当流体作层流流动时，在垂直于流体流动方向上的热量传递，主要以热传导（亦有较弱的自然对流）的方式进行。
基本概念
传热过程
高温流体
湍流主体
壁面两侧
层流底层
湍流主体
低温流体
湍流主体
对流传热
温度分布均匀
层流底层
导热
温度梯度大
壁面
导热(导热系数较流体大)
有温度梯度
不同区域的
传热特性：
传热边界层（thermal boundary layer）：温度边界层。有温度梯度较大的区域。传热的热阻即主要集中在此层中。
温度
距离
T
Tw
tw
t
热流体
冷流体
传热壁面
湍流主体
湍流主体
传热壁面
层流
底层
层流
底层
传热方向
对流传热示意图
式中 Q——对流传热速率，W； A——传热面积，m2
Δt——对流传热温度差， Δt= T-TW或Δt= t-tW，℃；
T——热流体平均温度，℃； TW——与热流体接触