导热率计算方法.doc

河北化工医药职业技术学院教案
第三节 热传导
一、导热基本方程和导热率（导热系数）
1．导热基本方程（热传导方程式）
如图5-10所示。均匀材料构成的平壁，且＞
实践证明：单位时间内物体以热传导方式传递的热量与传热面积成正比，与壁面两侧的温度差（－）成正比，而与壁面厚度δ成反比，
即
引入比例系数，则得
上式称为热传导方程式，或称为傅里叶定律。
把上式改写成下面的形式
=
式中： ，为导热过程的推动力。
=，为单层平壁的导热热阻。
2．导热率（导热系数）
W/（m·K）或 W/（m·℃)
导热系数的意义是：当间壁的面积为1 m2，厚度为1 m，壁面两侧的温度差为1时，在单位时间内以热传导方式所传递的热量。
显然，导热系数值越大，则物质的导热能力越强。
各种物质的导热系数通常用实验方法测定。一般来说，金属的导热系数最大，非金属固体次之，液体的较小，而气体的最小。
（1）固体的导热系数 ;（2）液体的导热系数;（3）气体的导热系数
二、通过平壁的稳定热传导
1．单层平壁的热传导（导热基本方程）
或 =
2．多层平壁的热传导
以三层壁为例，如图5-11所示
三种不同材质构成的多层平壁截面积为，各层的厚度为δ1，δ2和δ3，各层的导热系数为1，2和3，若各层的温度差分别为，和，则三层的总温度差 。
稳定传热，各层的传热速率相等，下式的关系成立

结论：多层平壁的导热的总推动力等于各层导热的推动力之和；多层平壁的导热的总热阻等于各层导热的热阻之和。
该式还可变形为下式
，，
结论：在多层平壁导热中，推动力大的壁面其热阻也大。
壁面温度的计算：
由 得
同理：
【例题5-5】
三、通过圆筒壁的稳定热传导
1．单层圆筒壁的热传导
圆筒壁导热与平壁导热区别：
平壁导热面积为定值；圆筒壁导热面积随半径发生变化。
假设：圆筒壁传热面积采用导热面积的平均值，则圆筒壁的热传导可仿照平壁的热传导来处理，即：

式中 ，带入上式得： ——圆筒内壁半径，m；——圆筒外壁半径，m；
——圆筒壁的平均半径，m；——圆筒长度，m。
在工程计算中，采用对数平均值 当时，
单层圆筒壁的导热热阻为：
2．多层圆筒壁的热传导
三层圆筒壁，其公式为：

【例题5-6】
小结：平壁及圆筒壁的热传导
作业：习题5-9、习题5-11

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