传热原理1.ppt

对于一维稳定传热过程对于一维稳定传热过程,q通过平壁的传热量通过平壁的传热量 w/m2R0平壁的传热阻，表示热量丛平壁一侧传平壁的传热阻，表示热量丛平壁一侧传到另一侧是所受到的总阻力到另一侧是所受到的总阻力（m2K/w）R0平壁的传热阻平壁的传热阻ti室内气温室内气温te室外气温室外气温1 2 3 d1 d2 d3tite组合壁的平均热阻组合壁的平均热阻：F是各部分是各部分在垂直热流在垂直热流方向的表面方向的表面积积m2 平行于热流方向沿材料层平行于热流方向沿材料层中不同材料的界面将其分隔中不同材料的界面将其分隔为为、等部分等部分计算各部分的热阻计算各部分的热阻R R R 修修正系数，正系数，注意：注意：修正系数，修正系数，F0:与热流方向垂直的总传热面积与热流方向垂直的总传热面积F1、F2、F3:平行于热流方向的各个传热面积平行于热流方向的各个传热面积R0.1、R0.2、R0.3:各个传热部位的传热阻各个传热部位的传热阻 Ri、Re：内表面换热、外表面换热阻内表面换热、外表面换热阻 R：平均热阻平均热阻R0=Ri+R+Re（三）封闭空气层的热阻（三）封闭空气层的热阻 建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构的保温层。的保温层。空气层中的传热方式：空气层中的传热方式：导热、对流和辐射导热、对流和辐射主要是对流换热和辐射换热主要是对流换热和辐射换热封闭空气层的热阻取决于间层封闭空气层的热阻取决于间层两个界面上的两个界面上的边界层厚度边界层厚度和界和界面之间的面之间的辐射换热强度辐射换热强度。与与间层厚度不成正比例关系间层厚度不成正比例关系 在有限空间内的在有限空间内的对流换热强度对流换热强度与间层的厚度、与间层的厚度、间层的间层的设置方向和形状设置方向和形状、间层的、间层的密闭性密闭性等因素等因素有关。有关。垂直空气间层垂直空气间层中，中，12*当间层厚度很薄时当间层厚度很薄时(d10cm)上升气流和下降气流干扰程度逐渐减小上升气流和下降气流干扰程度逐渐减小 *当厚度达到一定程度时，就与自然对流当厚度达到一定程度时，就与自然对流情况类似情况类似.在水平间层中在水平间层中*当热面在上方时，间层当热面在上方时，间层内可视为不存在对流。内可视为不存在对流。*当热面在下方时，热气流当热面在下方时，热气流的上升和冷气流的下沉相的上升和冷气流的下沉相互交替形成自然对流，此互交替形成自然对流，此时自然对流换热最强，时自然对流换热最强，1纯导热换热量纯导热换热量2对流换热量对流换热量3总换热量总换热量可见：普通空气间层可见：普通空气间层的传热量中辐射换热的传热量中辐射换热占很大比例，占很大比例，要提高空气间层要提高空气间层的热阻须减少辐射的热阻须减少辐射传热量。传热量。通过间层的通过间层的辐射换热量辐射换热量与间层与间层表面材料的表面材料的辐射性能辐射性能和间层的和间层的平均温度高低平均温度高低有关有关。减少辐射换热量的方法：减少辐射换热量的方法：1、将空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间、将空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间层的平均温度。层的平均温度。（效果不够显著）（效果不够显著）2、在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料（铝、在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料（铝箔等）箔等）一般建筑材料的辐射系数：一般建筑材料的辐射系数：44.5 J/（m2hK4）铝的辐射系数：铝的辐射系数：0.250.96 J/（m2hK4）4间层内有一表间层内有一表面贴有铝箔面贴有铝箔5间层内两表间层内两表面都贴有铝箔面都贴有铝箔增效不显著增效不显著故故以一个表面贴反以一个表面贴反射材料为宜射材料为宜实际设计计算中可查表实际设计计算中可查表2-4得空气间层的热阻得空气间层的热阻Rag例：求钢筋混凝土圆孔板冬季的热阻例：求钢筋混凝土圆孔板冬季的热阻（设热流为自下而上）（设热流为自下而上）(单位：单位：m)(1)将圆孔折算为等面积将圆孔折算为等面积的正方形孔的正方形孔0.0890.0230.0210.0890.020b2=d2/4b=0.079m0.0790.0330.0260.0790.025(2)计算各部分的传热阻计算各部分的传热阻R0.1=0.026/1.74+0.17+0.025/1.747+0.11+0.04 =0.349(m2K/W)有空气间层部分有空气间层部分无空气间层部分无空气间层部分R0.2=0.13/1.74+0.11+0.04 =0.225(m2K/W)(3)求修正系数求修正系数钢筋混凝土的导热系数：钢筋混凝土的导热系数：1.74W/(mK)空气的导热系数：空气的导热系数：0.079/0.17=0.46W/(mK)1=1.74 W/(mK)2=0.46 W/(mK)0.46/1.74=0.267由表由表2-1：修正系数：修正系数 =0.93（4）圆孔板的平均热阻）圆孔板的平均热阻代入数据得代入数据得=0.139(m2K/W)作业：作业：求钢筋混凝土圆孔板夏季的热阻求钢筋混凝土圆孔板夏季的热阻孔内单面贴铝箔孔内单面贴铝箔（设热流为自上而下）（设热流为自上而下）(单位：单位：m)0.0920.0320.0310.0920.031五、平壁内部温度的计算五、平壁内部温度的计算 为判定围护结构的表面和内部是否会产生冷为判定围护结构的表面和内部是否会产生冷凝水须对所设计的围护结构进行温度核算凝水须对所设计的围护结构进行温度核算1 2 3d1 d2 d3titeie稳定传热条件下：稳定传热条件下：得得内表面温度：内表面温度：1 2 3d1 d2 d3titeie23由此推广得：由此推广得：层次编号顺着热流方向层次编号顺着热流方向1 2 3d1 d2 d3titeie231 2 3d1 d2 d3titeie得：得：材料层内的温度降落程度与各层的热阻成正比。材料层内的温度降落程度与各层的热阻成正比。材料层的热阻越大，（导热系数越小）材料层的热阻越大，（导热系数越小）温度降落越大，（直线斜率越大）。温度降落越大，（直线斜率越大）。1 234n 在稳定传热条件下，每一材料层内的温度在稳定传热条件下，每一材料层内的温度分布是一直线，在多层平壁中成一连续的折线。分布是一直线，在多层平壁中成一连续的折线。例：若室内气温为例：若室内气温为15，室外气温为，室外气温为-10，试求，试求墙体的热流强度以及内部温度分布（单位：墙体的热流强度以及内部温度分布（单位：mm）15石石膏膏板板12石石膏膏板板12矿矿棉棉板板70空空气气间间层层50石石棉棉水水泥泥板板6-10查表得导热系数：查表得导热系数：石膏板：石膏板：0.33矿棉板：矿棉板：0.07石棉水泥板：石棉水泥板：0.52R空气空气=0.21 m2K/W1、墙体总热阻：、墙体总热阻：15石石膏膏板板12石石膏膏板板12矿矿棉棉板板70空空气气间间层层50石石棉棉水水泥泥板板6-102、通过墙体的热流强度、通过墙体的热流强度3、墙体内的温度分布、墙体内的温度分布Ri=0.133 石膏板石膏板0.036 矿棉板矿棉板1.0 石膏板石膏板0.036空气间层空气间层0.21 石棉水泥板石棉水泥板0.115 Re=0.05二、壁体内部温度的图解法二、壁体内部温度的图解法由式：由式：其中其中 ti、R0、Ri、te 为为常数常数则则n 是变量是变量 Rn 的的一次函数一次函数 以热阻为横坐标，温度为纵坐标，则温度分以热阻为横坐标，温度为纵坐标，则温度分布为一直线。布为一直线。0.1330.1691.1690.51.01.51.2051.415 1.531.583.06.09.012.015.0-3.0-6.0-9.00i=12.90 2=12.33 3=-3.504=-4.07 5=-7.39 e=-9.21