杨凌职业技术学院：《食品工程原理》第四章 传热

一、基本概念和傅立叶定 第四章 律 传热 二、导热系数 三、平壁的稳定热传导 第二节 热传导 四、圆筒壁的稳定热传导 下页 國国 2021/2/21

2021/2/21 第四章 传热 一、基本概念和傅立叶定 律 二、导热系数 三、平壁的稳定热传导 四、圆筒壁的稳定热传导 第二节 热传导

、基本概念和傅立叶定律 温度场和等温面 温度场物体或系统内部的各点温度分布的总和 温度场的数学表达式为t=f(x,y,,) 稳定温度场温度场中各点的温度不随时间而改变 t=f(x,y,2) 稳定温度场温度场中各点的温度随时间而改变 等温面:温度场中温度相同的点组成的面 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 一、基本概念和傅立叶定律 1、温度场和等温面 温度场 物体或系统内部的各点温度分布的总和 温度场的数学表达式为 t = f (x, y,z, ) 稳定温度场 不稳定温度场 温度场中各点的温度随时间而改变 温度场中各点的温度不随时间而改变 t = f (x, y,z) 等温面：温度场中温度相同的点组成的面

2、温度梯度 温度梯度:等温面法线方向上的温度变化率,用 grade表示。 grant lim △n->0△n an 温度梯度是向量,正方向指向温度增加的方向。 对于一维稳定的温度场,温度梯度可表示为:grat= dx 3、付立叶定律 d0∝-dA at 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 2、温度梯度 温度梯度：等温面法线方向上的温度变化率，用gradt表示 。 n t n t gradt n  =    =  →0 lim 温度梯度是向量，正方向指向温度增加的方向。 对于一维稳定的温度场，温度梯度可表示为 ： dx dt gradt = 3、付立叶定律 n t dQ dA    −

t dQ=-A-—付立叶定律 入比例系数, 称为导热系数。1/mk 负号表示热流方向与 十 温度梯度方向相反。Ot/On 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 λ——比例系数， 称为导热系数。w/m·k 负号表示热流方向与 温度梯度方向相反。 n t dQ dA   = − ——付立叶定律 t / n

、导热系数 1、导热系数的定义 do dA 在数值上等于单位温度梯度下的热通量, 是物质的物理性质之一。 般,金属的导热系数最大,非金属的固体次之,液 体的较小,气体的最小。 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 二、导热系数 1、导热系数的定义 n t dA dQ    = − 在数值上等于单位温度梯度下的热通量 ， 是物质的物理性质之一 。 一般，金属的导热系数最大，非金属的固体次之，液 体的较小，气体的最小

2、固体的导热系数 纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低, 金属的导热系数大都随纯度的增加而增大。 非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数随密度增加而增 大,也随温度升高而增大 =A(1+k 3、液体的导热系数 在非金属液体中,水的导热系数最大。除水和甘油外, 绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小, 2021/2/21 上页下页返回

2021/2/21 2、固体的导热系数 纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低， 金属的导热系数大都随纯度的增加而增大。 非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数随密度增加而增 大，也随温度升高而增大。 = (1+ kt)  0 3、液体的导热系数 在非金属液体中，水的导热系数最大。除水和甘油外， 绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小

纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。 3、气体的导热系数 气体的导热系数很小,不利于导热,但有利于保温。 气体的导热系数随温度升高而加大。 在相当大的压强范围内,气体的导热系数随压强变化极小 注意:在传热过程中,物质内不同位置的温度可能不相同, 因而导热系数也不同,在工程计算中常取导热系数的算术平 均值。 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。 3、气体的导热系数 气体的导热系数很小，不利于导热，但有利于保温。 气体的导热系数随温度升高而加大 。 在相当大的压强范围内，气体的导热系数随压强变化极小 注意：在传热过程中，物质内不同位置的温度可能不相同， 因而导热系数也不同，在工程计算中常取导热系数的算术平 均值

三、通过平壁的稳定热传导 1、单层平壁的稳定热传导 Q=-Ada 边界条件为: x=0时,t e x=b时,t 翼 o=a4-2 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 三、通过平壁的稳定热传导 1、单层平壁的稳定热传导 dx dt Q = −dA 边界条件为： x=0时，t=t1 x=b时，t=t2 b t t Q A 1 − 2 = 

△t R 2A g△t△t a b R导热热阻,KW; 单位面积的导热热阻。 传导距离b越大,传热面积和导热系数越小,传导热阻越大 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 A b t t Q  1 − 2 = R t = A Q q =  b t = r t = R——导热热阻，K/W ； r——单位面积的导热热阻 。 传导距离b越大，传热面积和导热系数越小，传导热阻越大

2、多层平壁的稳定热传导 △t1△ Q=MA b ,A2-t32R2N A 134 b3 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 2、多层平壁的稳定热传导 1 1 2 1 b t t Q A − =  A b t 1 1 1   = 1 1 R t = 2 2 3 2 b t t A − = A b t 2 2 2   = 2 2 R t = 3 3 4 3 b t t A − =  A b t 3 3 3   = 3 3 R t =