硅酸盐热工基础-第三章-传热原理PPT课件
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4.3_硅酸盐工业热工基础_对流换热
由于换热是在内管内表面，所以定性尺寸选内管内径 d = 25mm-2×2.5mm = 20mm = 0.02m
所以
Re
dw
0.02 997 0.4 90.27 105
8836
过渡流
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= 997kg/m3 25mm 89mm
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热工基础—4 传热过程
校正系数
Prf Prw
0.11
修正系数。
……(4-55)
适用条件： 2300 Re f 104;
1.5 Prf 500,
0.05 Prf 20 Prw
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热工基础—4 传热过程
(4) 流体掠过平板湍流流动
计算公式为：
Num
(0.037
Re
0.8 m
0.023 d
wd
0.8
cp 0.4
… …
※(4-50)
※
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热工基础—4 传热过程
0.023
d
wd
0.8
cp
0.4
…… ※(4-49) ※
定性条件：定性温度为流体平均温度，定性尺寸为管子内径。
适用条件：
① 湍流区 Ref > 104 。 过渡区需乘以校正系数 f
13 :
2030
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不适合长管
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热工基础—4 传热过程
(3) 流体在圆管内过渡流流动 ① 对气体
计算公式为：
Nu f
0.0214(Re0f.8
所以
Re
dw
0.02 997 0.4 90.27 105
8836
过渡流
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= 997kg/m3 25mm 89mm
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校正系数
Prf Prw
0.11
修正系数。
……(4-55)
适用条件： 2300 Re f 104;
1.5 Prf 500,
0.05 Prf 20 Prw
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(4) 流体掠过平板湍流流动
计算公式为：
Num
(0.037
Re
0.8 m
0.023 d
wd
0.8
cp 0.4
… …
※(4-50)
※
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0.023
d
wd
0.8
cp
0.4
…… ※(4-49) ※
定性条件：定性温度为流体平均温度，定性尺寸为管子内径。
适用条件：
① 湍流区 Ref > 104 。 过渡区需乘以校正系数 f
13 :
2030
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热工基础—4 传热过程
(3) 流体在圆管内过渡流流动 ① 对气体
计算公式为：
Nu f
0.0214(Re0f.8
传热PPT课件
导热系数在数值上等于单位温度梯度作用下单位时间内单 位面积的热量
导热系数是物性参数，它与物质结构和状态密切相关，例如 物质的种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等，与物 质几何形状无关。它反映了物质微观粒子传递热量的特 性。
大小取决于物质的种类和温度
一般而言，固体的导热系数最大，气体的最小，液体的介于 两者之间。
电厂热力设备
第三章 热传递的基本原理
三种基本的热传递方式及其基本定律 热阻和一维稳态导热 复杂换热和换热器 传热的增强和减弱
为什么要学习传热学
❖ 传热问题广泛存在
自然界 人类生活 工业设备
❖ 传热定义
传热：是物质在温差作用下所发生的热量传递。
传热学：研究热量传递规律的一门学科。
❖ 重要性 高温\高压设备的安全,节能降耗,环境保护 无处不存在传热问题
例3-1
第二节 对流换热
对流换热的概念及其类型
❖ 定义
热对流：流体中（气体或液体）温度不 同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而 把热量由一处传递到另一处的现象。
对流换热：流体与温度不同的固体壁间接 触时的热量交换过程。
对流换热，既有热对流，也有导热；不是 基本传热方式。
❖分类
对流换热按照不同的原因可分为多种类型 有相变的对流换热和无相变的对流换热。 强迫对流换热和自然对流换热。
❖长圆筒壁导热
圆筒壁就是圆管的壁面。当管子的壁面相对于管长 而言非常小，且管子的内外壁面又保持均匀的温度时，通 过管壁的导热就是圆柱坐标系上的一维导热问题。
单层圆筒壁：
Q2lrdtW
dr
公式3-8，3-9 温度分布是一条对数曲线
多层圆筒壁的导热 采用热阻的概念进行分析。在
稳态、无内热源的情况下，通过 各层的热流量相等。
导热系数是物性参数，它与物质结构和状态密切相关，例如 物质的种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等，与物 质几何形状无关。它反映了物质微观粒子传递热量的特 性。
大小取决于物质的种类和温度
一般而言，固体的导热系数最大，气体的最小，液体的介于 两者之间。
电厂热力设备
第三章 热传递的基本原理
三种基本的热传递方式及其基本定律 热阻和一维稳态导热 复杂换热和换热器 传热的增强和减弱
为什么要学习传热学
❖ 传热问题广泛存在
自然界 人类生活 工业设备
❖ 传热定义
传热：是物质在温差作用下所发生的热量传递。
传热学：研究热量传递规律的一门学科。
❖ 重要性 高温\高压设备的安全,节能降耗,环境保护 无处不存在传热问题
例3-1
第二节 对流换热
对流换热的概念及其类型
❖ 定义
热对流：流体中（气体或液体）温度不 同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而 把热量由一处传递到另一处的现象。
对流换热：流体与温度不同的固体壁间接 触时的热量交换过程。
对流换热，既有热对流，也有导热；不是 基本传热方式。
❖分类
对流换热按照不同的原因可分为多种类型 有相变的对流换热和无相变的对流换热。 强迫对流换热和自然对流换热。
❖长圆筒壁导热
圆筒壁就是圆管的壁面。当管子的壁面相对于管长 而言非常小，且管子的内外壁面又保持均匀的温度时，通 过管壁的导热就是圆柱坐标系上的一维导热问题。
单层圆筒壁：
Q2lrdtW
dr
公式3-8，3-9 温度分布是一条对数曲线
多层圆筒壁的导热 采用热阻的概念进行分析。在
稳态、无内热源的情况下，通过 各层的热流量相等。
4.2 硅酸盐工业热工基础-传导传热
t q
q 1
t t t t t1 t2 2 2 3 3 3 4 s1 s2 s3
t1
t2
1
0
t3
3
将上式变形，有
t1 t2 q t 2 t3 q
t3 t4 q
1
s1
2
t4
x
t4
2
3
q t1 t4 s1 s2 s3
s2
s1
t1
q dt dx
含义：物体温度梯度为 1℃/m 时，单位时间、单位面积上的导热量
K) ℃) — 热导率 W/(m· 或 W/(m·
物质的热导率由实验测定，其中，金属热导率 > 合金 > 非金属材料、液体 > 气体
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热工基础—4 传热过程
4.2.2.1 固体的热导率 (1) 金属 λ= 2.3～427 w/m.℃，纯银最大，纯铜、铝次之 特点：t↑, λ↓ λ纯金属 >λ合金
s s ，3 t1 q 1 2 t 1 1 2
s1
将计算出得温度与假设的温度比较，如果误差超过假定温度的 5%，则需要从新计算。
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热工基础—4 传热过程
例题：4-2 设有一窑墙，用黏土砖和红砖两种材料砌成，厚度均为200mm，内壁温度为1200℃ ，外壁温度为100℃，红砖的使用温度为800℃，试求通过每平方米窑墙的热损失及在此 条件下红砖能否使用？ 已知：红砖热导率 t 0.465 0.44 103 t
s1 / 1
s2
t3
s2 / 2
s3
s3 / 3
传热基本原理课件
《传热基本原理》PPT课件
34
多层(n层)圆筒炉墙的导热热流量
如果圆筒炉墙各层的内外高度不等，则热流 量用下式计算
《传热基本原理》PPT课件
35
式中，si/（λiFi）为第i层圆筒炉墙的 热阻，其计算方法与单层圆筒炉墙相同。 由此可见，和多层平壁炉墙一样，多层圆 筒炉墙的总热阻等于各层炉墙热阻之和。
异。
《传热基本原理》PPT课件
10
在实际计算中，为简化计算过程，一般取物 体算术平均温度下的热导率代表物体热导率的平 均值。
均0b均 t
式中 t均 —平均温度（℃），
t均＝t1
2
t
2
《传热基本原理》PPT课件
11
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。
影响对流换热的因素很多，如：流体流动的 动力；流体的流动状态；流体的物理性质；流体 与固体接触表面的几何形状、大小、放置位置； 粗糙程度以及固体表面与流体的温度等。
《传热基本原理》PPT课件
39
1、流体流动的动力 按流体流动动力的来源不同，流体流动可分为 自然流动和强制流动(或强迫流动)。 ⑴自然流动 由于流体内存在温度差，造成流体 内各部分密度不同而引起的流动。所进行的换热称 为自然对流换热，是流体和温度不同的固体表面接 触的结果，流动速度与流体性质、固体表面的位置 等因素有关。传热强度主要取决于温度差。
《传热基本原理》PPT课件
传热的基本原理和规律课件
导热系数
总结词
导热系数是描述介质导热性能的物理量。
详细描述
导热系数定义为单位时间内，通过单等条件。导热系数越大，介质的导热性能越好。常见的物 质导热系数从大到小排列为：铜、铝、铁、玻璃、木材等。
稳态导热
总结词
稳态导热是指介质中的温度分布不随时间变化的传热过程。
传热的基本原理 和规律课件
contents
目录
• 传热的基本概念 • 热传导原理 • 对流换热原理 • 辐射换热原理 • 传热规律的应用
01
CATALOGUE
传热的基本概念
传热定义
传热定义
传热是指热量从高温物体传递到 低温物体，或从一个物体的高温
部分传递到低温部分的过程。
传热分类
根据传热机理，传热可分为热传导、 热对流和热辐射三种基本类型。
热性能的参数。
辐射
辐射是指热量通过电磁波传递的 过程。辐射换热系数是表征物体 之间通过辐射进行热量传递的性
能参数。
传热过 程
热量平衡
在传热过程中，热量从高温物体 传递到低温物体，最终达到温度 平衡状态。
传热速率
传热速率受到多种因素的影响， 如物体的物理性质、传热方式、 温度差等。
02
CATALOGUE
详细描述
在稳态导热过程中，介质内部没有热量积累，热量传递速率与热量生成或损失 速率相等。此时，介质内部的温度分布只与位置有关，而与时间无关。常见的 稳态导热现象包括物体的散热、地温梯度的形成等。
03
CATALOGUE
对流换热原理
对流换热定义
对流换热是指流体与固体壁面直接接 触时，由于温度差的存在而发生的热 量传递过程。
传热规律的应用
工业传热
第三章传热
说明： 是反应物质导热能力的物理量， 越大，导热能
力越强。
在实际生产中，需提高传热速率时，应选择导热系数 大 的 材料，需保温时。应选择导热系数 小 的材料.
2020/1/22
巨化培训中心
12
3）导热系数的一般规律
1、金属 非金属 液体 气体
2、温度对导热系数的影响
物质种类 纯金属 金属合金 液态金属 非金属固体
1 2 3
1 A 2 A 3 A
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17
Q
1
t1 t4
2
3
1A 2 A 3 A
t i Ri
多层平壁导热是一种串联的导热过程，串联导热过程 的推动力为各分过程温度差之和，即总温度差，总热阻为 各分过程热阻之和，也就是串联电阻叠加原则。
（1）流体流动状态
湍动程度 ，层流内层厚度减薄，t , ,
代价：动力消耗↑
（2）流体流动原因 强制对流：外部机械作功，一般流速较大，α也较大 自然对流：由流体密度差造成的循环过程，一般流速较小，α 也较小
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29
（3）流体的物理性质
： , , ： , Re ,
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15
4、 多层平壁的稳态热传导
t /℃
条件：多层平壁一维稳态导热
Q1 Q2 Q3 Q
t1 t2
以工业炉为例：
Q
由三层材料组成：由内至外分 别为耐火砖、保温砖、建筑砖
t3
t2 t3 t4
b3
每层材料的厚度分别用1、
2、
表示
3
导热系数分别用1、 2、 3表示
硅酸盐热工基础
硅酸盐热工基础
硅酸盐热工基础是指与硅酸盐材料相关的热工学基本知识和技术应用。
硅酸盐是一类由硅氧化合物和金属氧化物组成的化合物，常用于陶瓷、建筑材料、搪瓷等工业领域。
硅酸盐热工基础涉及的内容包括：
1. 硅酸盐的物理性质和热力学性质：硅酸盐材料的物理性质，如密度、热导率、热膨胀系数等，以及热力学性质，如热容、热吸收等。
2. 硅酸盐的热工过程：硅酸盐在加热和冷却过程中的热力学和热传导过程，包括传热和传质。
3. 硅酸盐材料的热工性能：硅酸盐材料在不同温度下的热膨胀性能、热稳定性能、高温抗氧化性能等。
4. 硅酸盐材料的加工和应用：硅酸盐材料的加工技术和应用领域，如烧结技术、陶瓷制造、建筑材料的应用等。
硅酸盐热工基础在陶瓷工程、矿业工程、建筑材料工程等领域具有重要的应用价值，在材料的制备、改性和性能优化等方面发挥着关键的作用。
热工基础-3-完整-第三章 理想气体ppt课件
始压力p1＝7×105Pa，温度t1=20℃。因泄漏，后 压力降至p2＝4.9×105Pa ，温度未变。问漏去多少
氧气？
解：取钢瓶的容积为系统（控制容积），泄漏过 程看成是一个缓慢的过程。初终态均已知。假定 瓶内氧气为理想气体。根据状态方程:
精选ppt
8
二. 理想气体的比热容
物体温度升高1K所吸收的热量称为热容； 一单位质量的物体温度升高（或降低）１℃所吸 收（或放出）的热量称为（质量）比热容。
2) 理想气体： pvRgT cpcv Rg
uf(T) hf(T)
kcp cv
ucv T; hcp T
s c vln T T 1 2 R lnv v 1 2; s cpln T T 1 2 R lnp p 1 2
3)可逆过程：
w pdv 精选ppt
w t vdp
q
Tds
37
分析热力过程的步骤：
讨论：
1、比较教材P75例3-4的解法，上面是利用基本 定义来解的，显然要容易得多，不需记忆相关换算公 式；
2、若本题不要求折合摩尔质量，仅要求折合气 体常数，则也可用：
Rg,eq wiRg,i
i
精选ppt
34
作业：P103-104
3-10 3-15
思考题: P102
10
精选ppt
35
五. 理想气体的基本热力过程
1.热力学能的变化量： u cvdT
若比热容取定值或平均值，有： u cvT
2.焓的变化量： hcpdT
u cV
T T2
T1
若比热容取定值或平均值，有： h cpT
h cp
T2 T1
T
精选ppt
21
3. 理想气体熵变化量的计算：
氧气？
解：取钢瓶的容积为系统（控制容积），泄漏过 程看成是一个缓慢的过程。初终态均已知。假定 瓶内氧气为理想气体。根据状态方程:
精选ppt
8
二. 理想气体的比热容
物体温度升高1K所吸收的热量称为热容； 一单位质量的物体温度升高（或降低）１℃所吸 收（或放出）的热量称为（质量）比热容。
2) 理想气体： pvRgT cpcv Rg
uf(T) hf(T)
kcp cv
ucv T; hcp T
s c vln T T 1 2 R lnv v 1 2; s cpln T T 1 2 R lnp p 1 2
3)可逆过程：
w pdv 精选ppt
w t vdp
q
Tds
37
分析热力过程的步骤：
讨论：
1、比较教材P75例3-4的解法，上面是利用基本 定义来解的，显然要容易得多，不需记忆相关换算公 式；
2、若本题不要求折合摩尔质量，仅要求折合气 体常数，则也可用：
Rg,eq wiRg,i
i
精选ppt
34
作业：P103-104
3-10 3-15
思考题: P102
10
精选ppt
35
五. 理想气体的基本热力过程
1.热力学能的变化量： u cvdT
若比热容取定值或平均值，有： u cvT
2.焓的变化量： hcpdT
u cV
T T2
T1
若比热容取定值或平均值，有： h cpT
h cp
T2 T1
T
精选ppt
21
3. 理想气体熵变化量的计算：
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热工过程的两个基 本问题：热的产生； 热的传递（热交换）
热工设备：热的产 生和传递需要的空 间和装置
扩展视野：材料的 生产、分类、生产 过程
10.05.2020
-
5
0-2 热工基础的实际应用
1、设计中窑型及尺寸、通风、冷却、烘干、燃烧设备
2、生产中 3、科研中
提高产、质量；降低热耗 热工标定 新型燃烧设备
硅酸盐工业热工 基础
白雪主讲
10.05.2020
-
1
教材：《硅酸盐工业热工基础》
孙晋涛 编 武汉理工大学出版社出版 参考书：
《传热学》杨世铭 陶文銓 编
高等教育出版社出版
10.05.2020
-
2
热工基础课程的考核方法与学习要求
考核方法：百分制 1. 平时作业成绩占20％； 2. 期末考试占80％。
10.05.2020
-
6
0-3 课程内容
气体力学 燃料及其燃烧 传热 干燥过程
10.05.2020
-
7
中国与日本工业能耗比较
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0 吨煤/吨钢
10.05.2020
吨煤/吨合成氨
-
总利用率
中国 日本
8
中国发电的平均耗煤量
g / kW. h 600
500
400
300
200
100
0
60
70
80
91
97
10.05.2020
-
中国 世界先进
9
10.05.2020
-
10
10.05.2020
-
11
10.05.2020
-
12
学习要求： 1. 按时、独立、认真完成作业； 2. 认真听课，遵守课堂纪律。
10.05.2020
-
3
绪论
0-1 热工过程
10.05.2020
-
4
关于本课程的基本概和术语
热工：关于热的工程 技术
热物理过程（热过 程）：
过程：
原料→各种方式的处 理→产品
热物理过程（热过 程）： 原料→高温 条件处理 →产品