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3.热辐射
(Thermal radiation)
特点：
因热而产生的电磁波在空间的能 量传递过程
①不需要介质，在真空中也可以传递
②传热的同时发生能量转换
(高温物体)热能
电磁波
辐射能
热能(低温物体)
③只有温度很高时才以热辐射形式传热
E ( T )4 100
Stefan-Boltzmann law 四次方定律
又qx(t1t)
qx
tt116 5306x49
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2.多层平壁稳态热传导：
1)三层： QQ 1Q 2Q 3
Q(t1t2)(t2t3)(t3t4)
b1
b2
b3
1S 2S 3S
t1
Q
b1
1S
t2
Q
b2
2S
t3
Q
b3
3S
Qb 11St1 b2t2S2 bt333SR1t1R 2t 4 R3
②温度
(1a)t 0oC
金属材料和液体： a0 t ,
非金属材料和气体： a0 t ,
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二、平壁的稳态热传导
1.单层平壁：
——近似稳态一维传热
Q S dt
dx
t2dt t1
Q S
b
dx
0
Q
t1t2 Sb
平均温度下导热系数
BACK
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Q t1 t2 t 推动力 b R 阻力
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中药制剂工艺设备与应用
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2.套管换热器
(Double-pipe exchanger)
t1
T1
D0
d
i
T2
基准传热面积: t2
外传热面积： So doL
内传热面积： S dL
i
i
平均传热面积：S dL
m
m
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10
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推动力
阻力
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2)n层平板：Q t1 t n 1
n
bi
t
总推动力
R 总 热 阻
i1 i S
可以计算中间壁面的温度,如
已t1知 ,t4 求Q 得 t2 t1-Q1R
tf(x,y,z) , t 0
2.等温面(isothermal surface)
同一时刻温度场中相同温 度各点所组成的面
等温面互不相交，等温面上没有热量传递
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3.温度梯度:
(temperature gradient)
沿等温面法线方向的温度变化率
gratd
t lim
t
n0 n n
五、传热速率与热通量
1.传热速率Q:
(Heat transfer rate)
2.热通量q：
(Heat transfer flux)
q
dQ dA
3.传热三要素：
单位时间内在整个传热面积上 传递的热量。W
单位面积的传热速率。W /m2
QK
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11
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3.列管式换热器
1
2
(Tubular exchanger)
3
4
5
6
管程流体 壳程流体
10
9
8
7
单程列管式换热器
基准面积
1、2、7、8-接管;3-管壳;4-管束;5-管
SndL
板;6、10-封头;9-折流板
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13
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Δt—两等温面温差 Δn—两面间垂直距离
若为稳态一维温度场：
gradt dt dx
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4、傅立叶定律：
(Fourier’s law)
dQdS t n
5、导热系数λ：
热传导时,其传热速率与温度梯 度及传热面积成正比
dQdSt
n
1)物理意义
d Q , W (m oC 或 )W (m K)
1.热传导
(Thermal conduction)
仅借分子、原子和自由电 子等微观粒子的热运动而 引起的热量传递
气体：分子不规则运动
机理 液体：原子、分子等在平衡位置的振动
金属固体：自由电子的运动
4
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2.热对流
(Thermal convection)
流体各部分之间发生相对位 移而产生的热量传递 自然对流:温度差→密度差→相对位移 强制对流:外力作用
第七章 传热 Heat Transfer
2021/1/26
中药制剂工艺设备与应用
目 录(CONTENTS)
第一节概述(Introduction) 第二节热传导(Thermal conduction) 第三节对流传热(Thermal convection) 第四节传热计算 (Heater transfer calculations) 第五节换热器 (Heater exchanger)
0 .8 1 0 .0 50 9 0 7 7 1 .5 5 6 W 56 o C /() m
Q
b
S(t 1
t2) 1 .5 5 2 6 0 (1 0 .37
6 3 5)0 0 1 .0 1 3 15 5 W 0
qQ 1.13 15 50 56W 7 /m 7 2 S 20
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S
或 qQt1t2 t S b R
导热 热阻
—
R—oCW R—m2oCW
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例:平壁S=20m2,b=0.37m,t1=1650oC,t2=300oC,材料 导热系数=0.815+0.00076t(t:oC，:W/(moC))。试 求平壁Q、q和t分布。
解: tm(t1t2)297 oC 5
第二节 热传导 Thermal conduction
一、基本概念 二、平壁的稳态热传导 三、圆筒壁热传导
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一、基本概念
BACK
1.温度场(temperature field)：
各点温度分布的总和
非(稳(sutne稳态satdeya态：-dsyt:-asttea)te)
tf(x,y,z,)
dS ( t n )
λ表示物质导热能力的大小
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2)影响因素
①物质种类
金属非金属 液体气体
金:属 110 ~120W (m oC) 非金 :1 属 0 2~1W (m oC)
液:体 11 0~0W (m oC) 气:1 体 3 0 ~1 1 0 W (m oC)
2
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第一节 概述
一、传热 由于温度差而引起的能量转移过程 方向：高温 低温 推动力：温度差
二、传热的应用 化学反应(chemical reaction) 分离(separation)
三、传热的要求 强化(enhance)
削弱(weaken)
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四、传热方式