1、,温度只沿半径方向变化，等温面为同心圆柱面。圆筒壁与平壁不同点是其面积随半径而变化。 在半径r处取一厚度为dr的薄层，若圆筒的长度为L，则半径为r处的传热面积为A=2rL。,1 单层圆筒壁的稳定热传导,三、圆筒壁的稳定热传导,积分变量,根据傅立叶定律，薄圆筒层的热传导量为,写成与平壁热传导速率方程类似的形式，即,可得,其中,式中 rm圆筒壁的对数平均半径，mAm圆筒壁的内、外表面对数平均面积，m2当A2/A12时，可认为Am=（A1+A2）/2,对稳定导热过程，单位时间内通过多层壁的热量=各单层壁所传导的热量。,以三层圆筒壁为例：,假定各层壁厚分别为b1= r2- r1，b2=r3- r2，b
2、3=r4- r3； 各层材料的导热系数1，2，3皆视为常数； 层与层之间接触良好，相互接触的表面温度相等，各等温面皆为同心圆柱面。,2 多层圆筒壁的稳定热传导,参照多层平壁的热传导。 对于第一、二、三层圆筒壁有：,整理上三式可得：,同理，对于n层圆筒壁，穿过各层热量的一般公式为,例 在一603.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数=0.07W/m，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数=0.15W/m。现用热电偶测得管内壁温度为500，最外层表面温度为80，管壁的导热系数=45W/m。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。,解：每米管长的热损失,此处，
3、r1=0.053/2=0.0265m r2=0.0265+0.0035=0.03mr3=0.03+0.04=0.07m r4=0.07+0.02=0.09m,保温层界面温度t3,解得 t3=131.2,对流传热：是在流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。,第三节 对流传热,一、对流传热的基本概念及类型,传热伴随流动发生； 湍流有利传热； 传热热阻主要集中在滞流底层。,1、概念,2、对流传热类型,强制对流传热外界机械能的输入形成流动 自然对流传热流体内部温差引起流动 蒸气冷凝传热 液体沸腾传热,式中 Q对流传热速率，W； A传热面积，m
4、2T热流体平均温度，； TW与热流体接触的壁面温度，；t冷流体的平均温度，； tW与冷流体接触的壁面温度，； h对流传热系数(heat transfer confficient)，W/m2K（或W/m2）。,上式称为牛顿冷却定律，对流传热系数不是材料的物理性质。,一般用下式描述对流传热的基本关系：,二、对流传热速率,流体的状态：液体、气体、蒸汽及在传热过程中是否有相变。有相变时对流传热系数比无相变化时大的多；,流体的物理性质：影响较大的物性如密度、比热cp、导热系数、粘度等。,三、 影响对流传热系数的主要因素,流体的运动状况：传热热阻主要集中在层流底层，湍流使滞流底层厚度减薄，对流表面传热系数
5、也就随之增大。,流体对流的状况：自然对流，强制对流。,传热表面的形状、位置及大小：如圆管、翅片管等不同传热表面形状；管、板、管束、管径；管长；管子排列方式；垂直放置或水平放置等。,流体流经壁面，在靠近壁面处存在一层层流底层； 流体具有粘性，在层流底层形成速度梯度。,四、 流动边界层与传热边界层的概念,1 流动边界层的概念,以流速等于流体流速的99%处作为边界层的外沿，边界层外的区域称为流体主流区。 认为速度的变化集中在边界层。,当流体与流经的壁面进行热量交换时，仅在近壁面处的很薄的一层流体层中有明显的温度变化。这一薄层称为传热边界层。,2 传热边界层的概念,假设传热边界层内流体发生层流，传热方式是热传导。 边界层外流体的温度处处相等，等于流体主体温度，不存在热阻，因而热阻集中在边界层内。,假设传热边界层厚度为，借助平壁热传导方程，对流传热速率可表示为：,同对流传热方程比较：,
