传热的推动力与阻力
离心泵
风 机
曾记否？ 边界层 ……
温度分布是这样的
对流传热速率表达式
据传递过程速率的普遍关系, 壁面和流体间的对流传热速率,
对流传热阻力
对流传热推动力对流传热速率 ?推动力系数 ??
推动力：壁面和流体间的温度差
阻力：影响因素很多, 但与壁面的表面积成反比 。
对流传热速率方程可以表示为,
dS
TTdQ w
?
1
??
dSTT w )( ?? ? —— 牛顿冷却定律
? ?bs ttdSdq ???? ?
0?
???
ydy
dtdAdq ? bdy
dt
tt ybs
??? ?
?
??
? 0
牛顿冷却定律, 对流传热系数是技术上的系数，不是物性值
对流传热系数
对
流
传
热
过
程
描
述
? 牛顿冷却定律
? ?t,流体温度与壁面温度之差
– 流体温度：主体温度、混合杯温度
? ?：对流传热系数（膜系数） 热阻集中在层流内层
Q=?S?t/b Q=?S?t
?＝ ?/b
– 影响因素
? 流体性质：导热系数、粘度、比热、密度、热膨胀
? 流动状态：流速
? 界面情况：管径、光滑情况、形状、位置
– 计算方法
? 因次分析 ?无因次准数
? 实验回归 ?系数
? 解析、类似率 －, 化工传递,
S
ttSQ
?
? 1????
关联式
1
0
R
t
dS
dQq ??? ＝
热阻
传热推动力
? ?tTKKtdSdQq ????? 1
? 在传热计算中常用以
下几个公式，式中三
个 ?t有什么区别?
Q=mvcp?t
Q= KS?t
Q= ?S?t
???? Lrr
r
L
tt
RR
tt
Q ff
01
0
1
21
1
2
1
ln
2
1
?
?
?
?
?
?
分析：当 r1不变, r0增大时, 热阻 R1增大, R2减小, 因此有
可能使总热阻 （ R1+R2） 下降, 导致热损失增大 。
通常, 热损失随着保温层厚度的增加而减少 。 对于小直径
圆管外包扎性能不良的保温材料, 随着保温层厚度的增加, 可
能反而使热损失增大 。
假设保温层内表面温度为 t1,环境温度为 tf,保温层的内
,外半径分别为 r1和 r0,保温层的导热系数为 λ, 保温层外壁
与空气之间的对流传热系数为 α 。
热损失为,
保温层的临界直径
上式对 r0求导, 可求出当 Q最大时的临界半径, 即
0
]
1)/l n (
[
)
11
)((2
2
0
1
2
0
1
0
?
?
???
?
??
??
?
r
rr
rr
ttL
dr
dQ
o
o
f
解得 r0=λ/α
?当保温层的外径 do<2λ /α 时, 则增加保温层的厚度反而使热
损失增大 。
?当保温层的外径 do>2λ /α 时, 增加保温层的厚度才使热损失
减少 。
?对管径较小的管路包扎 λ 较大的保温材料时, 要核算 d0是否
小于 dc。
所以, 临界半径为 rc=λ/α 或 dc=2λ/α
1
4
? 两相流体之间的传热过程
– 热流体将热传给内管内壁侧 (对流给热 )
– 热量由管内壁传递到外壁侧（导热）
– 管外壁面将热传递给冷流体 (对流给热 )
? ?tTKKtdSdQq ????? 1
总
传
热
系
数
? ?
11
11 1 dA
TTTTdAdQ w
w ??
????
? ?
22
21 1 dA
ttttdAdQ w
w ??
????
m
ww
dAb
tTdQ
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m
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dA
tT
dA
tt
dA
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??? 111 2211
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热阻
传热推动力?
??
??
mdAdAdA
tTdQ
??? 111 2211
? ? 热阻传热推动力????? K d AtTtTK d AdQ 1
2211
111
dAdA
b
dAK d A m ??? ???
1
5
总
传
热
系
数
讨
论
? 园筒壁传热基准面问题
? dA=dA1
? dA=dA2
K1dA1=K2dA2 K1d1=K2d2
? 平壁（壁厚 <<管径）
dA1=dA2
– 忽略管壁热阻
? 考虑壁面污垢热阻
2
1
2
1
12
1
2
1
11
11111
d
d
d
db
dA
dA
dA
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K mm ?????? ??????
2
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6
离心泵
风 机
曾记否？ 边界层 ……
温度分布是这样的
对流传热速率表达式
据传递过程速率的普遍关系, 壁面和流体间的对流传热速率,
对流传热阻力
对流传热推动力对流传热速率 ?推动力系数 ??
推动力：壁面和流体间的温度差
阻力：影响因素很多, 但与壁面的表面积成反比 。
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述
? 牛顿冷却定律
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– 流体温度：主体温度、混合杯温度
? ?：对流传热系数（膜系数） 热阻集中在层流内层
Q=?S?t/b Q=?S?t
?＝ ?/b
– 影响因素
? 流体性质：导热系数、粘度、比热、密度、热膨胀
? 流动状态：流速
? 界面情况：管径、光滑情况、形状、位置
– 计算方法
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可能使总热阻 （ R1+R2） 下降, 导致热损失增大 。
通常, 热损失随着保温层厚度的增加而减少 。 对于小直径
圆管外包扎性能不良的保温材料, 随着保温层厚度的增加, 可
能反而使热损失增大 。
假设保温层内表面温度为 t1,环境温度为 tf,保温层的内
,外半径分别为 r1和 r0,保温层的导热系数为 λ, 保温层外壁
与空气之间的对流传热系数为 α 。
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保温层的临界直径
上式对 r0求导, 可求出当 Q最大时的临界半径, 即
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?当保温层的外径 do<2λ /α 时, 则增加保温层的厚度反而使热
损失增大 。
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减少 。
?对管径较小的管路包扎 λ 较大的保温材料时, 要核算 d0是否
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所以, 临界半径为 rc=λ/α 或 dc=2λ/α
1
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? 两相流体之间的传热过程
– 热流体将热传给内管内壁侧 (对流给热 )
– 热量由管内壁传递到外壁侧（导热）
– 管外壁面将热传递给冷流体 (对流给热 )
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– 忽略管壁热阻
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