传热机理与设备图例

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1、传热机理与设备图例传热基本方式.传热计算和设备结构传热的三种基本方式热传导:发生在两直接接触的相对静止物体之间的热量传递.以分子或原子的热运动而传热.热对流:发生在流动流体内部的传热,以自然对流,或强制对流方式进行.热辐射:发生在相距一定距离的物体之间,以电磁波形式而传热.复合传热:以两种或两种以上基本方式而传热.工业意义的热对流与普通物理意义热对流不同,工业意义的热对流指流动流体和它所流经的固体壁面之间热量传递,其中将包括普通物理意义热对流和壁面附近滞流层内的热传导.实质为复合传热.几个概念稳态传热与

2、非稳态传热。反映传热快慢的：传热速率和热通量。温度场、三维稳态温度场、一维稳态温度场、温度梯度。间壁式换热器及其典型结构间壁式换热器是两种流体间换热时最常用的换热器,两流体由金属固体壁面隔开而流动换热.典型结构:套管式.列管式.(见下图)列管式换热器的几个概念和问题管程.管程流体.多管程壳程.壳程流体.多壳程结构:管束.外壳.封头.管板.折流挡板.工艺接管问题:为什么要设置多管程?傅立叶定律反映热传导传热基本规律:传热速率与传热温度梯度,两物体接触面积成正比.比例系数为导热系数.概念:等温面,温度梯度,

3、导热系数.各类物质导热系数数量级气体0.006~0.6液体0.07~0.7非导固体0.2~3.0固体15~420绝热材料﹤0.25以上单位均用W/(m.℃)。单层平壁热传导例题1某平壁厚度为0.37m，内表面温度为1650℃，外表面温度为300℃，平壁材料导热系数Λ=0.815+0.00076t（式中t的单位为℃，Λ的单位为W/(m.℃)。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，试求平壁温度分布关系式和导热热通量。单层平壁热传导例题2现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600℃，外壁温

4、度为150℃。试求:①通过每平方米砖壁壁面的热流密度q（热通量）。②距内壁面为40mm处的壁层温度。③壁面总热阻。已知该温度范围内砖壁的平均热导率（导热系数）为0.6W/(m.℃)。多层平壁热传导例题1燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400℃，外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为λ1=0.9+0.0007t，绝缘砖的导热系数为λ2=0.3+0.0003t。两式中t可分别取为各层材料的平均温度，单位为℃,λ

5、单位为W/(m.℃)。多层平壁热传导例题2平壁炉的炉壁由三种材料组成,其厚度和导热系数列于本题附表中。若耐火砖层内表面的温度t1为1150℃，钢板外表面温度t4为30℃，今测得通过炉壁的热损失为300W/m2，试计算导热的热通量。若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因和计算附加热阻。上例附表多层平壁热传导例题3有一平壁燃烧炉，炉壁由三种材料组成，最内层为耐火砖，中间为保温砖，最外层为建筑砖。各层厚度和导热系数如下附表。今测得炉的内壁温度为1000℃，耐火砖与保温砖之间界面处的温度为946℃。试求：①单

6、位面积的热损失；②保温层与建筑砖之间界面的温度；③建筑砖外侧温度。④若实测的热通量为150W/m2，计算附加热阻。附表材料厚度（mm）导热系数w/(m.℃)耐火砖1501.06保温砖3100.15建筑砖2400.69单层圆筒热传导例题1在外径为140mm的蒸汽管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸汽管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t的关系为λ=0.1+0.0002t（t的单位为℃,λ的单位为W/(m.℃)）若要求每米管长的热损失Q／L不大450W／m，试求保温层的厚度以及

7、保温层中温度分布。单层圆筒热传导例题2有外径为426mm的水蒸气管路，管外覆盖一层厚度为400mm的保温层。保温材料的热导率随温度的变化关系为λ=0.5+0.0009t[式中t的单位为℃，λ的单位为w/(m.℃)]。水蒸气管路外表面温度为150，保温层外表面温度为40。试计算该管路每米长的散热量。多层圆筒壁热传导例题1在一ф60×3.5mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07w/(m.℃)，外层为20mm的石棉层，平均热导率为λ=0.15w/(m.℃)。现用热电偶

8、测得内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数为45w/(m.℃)。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。保温层临界直径和求算例保温层临界直径—保温层的厚度必须达到某一临界值,否则加厚保温层将使热损失更大.此临界值具有的对应直径.在管径为15mm的管道外加设保温层。若保温材料的导热系数为0.14W/(m.℃)，外表面对环境空气的对流传热系数为10W/(m2.℃)，试求算保温层的临界直径。对流传热计算和对流传热系数对流传