热传递的基本原理分解ppt课件.ppt

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1、发电厂动力部分第三章热传递的基本原理3-1导热一、导热的基本概念当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温处传到低温处的过程称为导热或热传导。①定义：在没有质点相对位移的情况下，当物体内部具有不同温度，或不同温度的物体直接接触时，所发生的热能传递现象。在液体和固体介电质中，热量的转移是依靠弹性波的作用，在金属内部则依靠自由电子的运动，在气体中主要依靠原于或分子的扩散和碰撞。②条件：温差、无宏观运动。③取决于：物质本身的物性。物体内的温度分布一般是时间和空间坐标的函数，即t=f(x,y,z,τ

2、)式中描述的物体内在某一瞬间的温度分布总体，称为温度场。如果物体内各点的温度不随时间而变，则称为稳态温度场。如电厂中的锅炉、汽轮机等各种热力设备，它们在正常工况稳定运行时的温度分布即为稳态温度场。3-1导热在有温差存在的物体内，若将其温度相同的点连接起来，则会形成一个等温面。将等温面法线方向上的温度变化率称为温度梯度。温度梯度的大小表明了物体内温度变化的强烈程度，进而表明了导热体内热流量的大小，其间的定量关系是由傅立叶定律给出的。3-1导热二、傅立叶定律及导热系数傅立叶定律定义：单位时间内通过导热体单

3、位面积上的导热量，在数值上与该面积上的温度梯度成正比，而方向与其相反。3-1导热(1)导热的基本定律：1822年，法国数学家Fourier:t0xdxdtQq—单位时间通过导体单位面积上的热量,又称为热流密度;λ—为导热系数；导热系数的大小取决于物质的种类和温度;一般而言，在固、液、气三种相态中固体的导热系数最大，气体的最小，液体的介于两者之间，这是由它们不同的导热机理决定的。3-1导热1）单位：w/（m.℃）2）物理意义：物体的导热能力3）影响因素：a.物质种类：气：0.006~0.6w/（m

4、.℃）液：0.07~0.7w/（m.℃）金属：2.2~420w/（m.℃）；工程材料：0.025~4w/（m.℃）b.物理状态：温度、压力、密度、湿度等三、一维稳态导热计算所谓大平壁，是指平壁的高度和宽度远大于其厚度，平壁的端部散热所造成的温差可略去不计。工程上，如果平壁厚度小于高度及宽度的1/10则可视为大平壁导热，忽略端部散热的误差小于1％。3-1导热单壁厚δ，导热系数λ为常数，若为均匀恒定的大平壁可由傅立叶定律得到通过平壁的热量为Q=-λSdt/dx3-1导热最后可以得到通过大平壁的导热量

5、和热流密度3-1导热可知：通过平壁的热流量与温度差成正比，与热阻成反比。单位导热热阻导热热阻对于多层大平壁，我们可以方便的利用热阻来求通过各层的热量和热流密度，串联关系。为了方便记忆可以和电压、电流密度类比3-1导热多层平壁导热2.长圆筒壁导热（1）单层长圆筒壁导热r20xttw1tw2tw1tw2r1drtw1tw2r2r1l通过半径为r、厚度为dr的微元圆筒壁的导热量为：其中S为半径r微元圆筒壁的表面积，S=2r代入得：分离变量得：代入边界条件：r=r1，t=tw1和r=r2，t=tw2得其中为长

6、单层圆筒壁的导热热阻。其中为单位管长上单层圆筒壁的导热热阻。热流密度：对于多层的圆筒壁仍然可以利用热阻来求得导热量、热流密度，大家想一想单层圆壁筒的导热电阻如何求得？3-1导热一、对流换热的概念及其类型当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程称为对流换热。对流换热时，流体内部各部分流体之间存在着热对流，并同时伴有热传导对流换热是热对流和热传导综合作用的结果。3-2对流换热二、对流换热的主要影

7、响因素1．流动的起因对于按流体流动起因分类的强制对流和自然对流这两种换热过程。强制对流换热的效果要明显好于自然对流换热。3-2对流换热2．流体的流态流体的流动状态有层流和紊流两种。流体处于何种流态，决定于其惯性力与黏性力对比情况。紊流时的换热过程要比层流强烈得多。3-2对流换热3．流体的物理性质与对流换热有影响的流体热物理性质参数有导热系数、动力黏度、比定压热容、密度以及体积膨胀系数等。为了方便可以用普朗特数(Pr)和格拉晓夫数(Gr)来描述对对流换热的影响4.几何因素的影响3-2对流换热三、对流换热

8、的计算3-2对流换热四、流体有相变时的对流换热在火电厂中，不仅经常遇到单相流体的对流换热，而且会遇到液体受热沸腾和蒸汽遇冷凝结等有相变时的对流换热。沸腾换热是在固体壁面的温度超过与之相接触的液体饱和温度时发生的。凝结换热是在壁面温度低于与之接触的蒸汽压力下的饱和温度时才会发生。3-2对流换热一、热辐射的基本概念是指物体通过发射电磁波向外传递能量的现象。一般，若电磁波的波长在0.1～1000／μm之间，则称为热辐射。只要温度高于绝对零度，物体就会不断地将其