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热量传递
第1页，共59页，编辑于2022年，星期六
第2章 热量传递
（Heat Transfer）
§1
§2
§3
§4
§5
§6
§7
概述
热传导
对流传热
传热过程计算
对流传热系数关联式
r
Oil 395ºC
Oil 295ºC
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热流体→固体壁热侧→冷侧→冷流体。
壁的面积称为传热面，是间壁式换热器
的基本尺寸。
五、典型的间壁式换热器及其传热过程
1. 套管式换热器
由直径不同的直管组成的同心管。
2. 列管式换热器
由壳体、管束、管板和封头等组成。
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列管式换热器的换热面积为管束管壁的
全部表面积：
S = πdLn
d ——管径。可分别用内径di，外径d0或平
均直径dm来表示。则对应的传热面
积分别为管内侧面积Si，外侧面积
S0或平均面积Sm。
L ——管长；
n ——管数。
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六、传热速率与热通量
1. 传热速率（热流量）：Q
单位时间内通过传热面的热量，W。
2. 热通量（热流密度或传热速度）：q
单位传热面积上的传热速率。 W/m2。
;
dQ
dS
q =
Q =
传热温差（ 推动力）
热阻（阻力）
∆t
R
=
∆t
R'
q =
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七、稳定传热与不稳定传热
在传热系统中温度分布不随时间而改
变的传热过程为稳定传热。如连续生产。
在传热系统中温度分布随时间变化的
传热过程为不稳定传热。如间歇生产。
☻主要讨论稳定传热过程。
☻传热过程的中心问题：传热速率；
☻传热过程的关键问题：确定热阻。
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t = f ( x, y, z)
t = f ( x,θ )
§2 热传导（Conduction)
一、基本概念和傅里叶定律
1. 温度场和等温面：
① 温度场：
物体或系统内各点的温度分布总和。
t = f ( x, y, z,θ ) ——不稳定温度场
——稳定温度场
——一维温度场
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YANTAI UNIVERSITY
t+Δt
t-Δ
t
化工原理课件
② 等温面：
温度场中同一时刻相同温度各点组成的
面。等温面不会相交，等温面上不传热。
2. 温度梯度：
∂ t
∂ n
Q
n
温度变化率：
∂t
∂x
大小与x方向有
关，但在法线方向上
最大。
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YANTAI UNIVERSITY
t+Δt
t-Δ
t
化工原理课件
沿等温面法线方向上的温度变化率称为
温度梯度，用grad t表示 。
=
∂t
∂n
∆t
grad t = lim
∆n→ 0 ∆n
☻向量，指向温度升
高的方向。且与等
温面垂直。
☻一维稳定温度场：
dt
grad t =
dx
∂ t
∂ n
Q
n
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t+Δt
t-Δ
t
化工原理课件
3. 傅里叶（Fourier）定律：
∂t
∂n
dQ = −λdS
∂ t
∂ n
dS
Q
n
∂t
∂n
或： dq = −λ
λ——比例系数，称为导热系数，W /(m ⋅ K )
☻负号：热流方向与温度梯度方向相反；
☻dS：垂直于热流方向。
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化工原理课件
二、导热系数（热导率）：
dq
∂t
∂n
= −
dQ
∂t
dS
∂n
λ = −
☻数值上等于单位温度降度下的热通量。
标志物质的导热性能，是物性之一；
☻λ = f (组成，结构，形态，T， p，ρ，湿度 ) ；
☻一般，金属导热系数最大，非金属固体
次之，液体较小，气体最小；
☻来源：实验测定 ，查有关手册。
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λ大致范围
物质种类
纯金属
金属合金
液态金属
非