物体各部分之间不发生相对位移时,依靠
分子、
原子、及
自由电子等
微观粒子的
热运动而产生的热能传递称为传导性传热(heat conduction),简称导热。
物体各部分之间不发生相对位移时,依靠
分子、
原子、及
自由电子等
微观粒子的
热运动而产生的热能传递称为传导性传热(heat conduction),简称导热。例如,固体内部热量从温度较高的部分传递到温度较低的部分,以及温度较高的固体把热量传递给与之接触的温度较低的另一固体都是导热现象。
传导性传热是热能传递的三种基本方式中的一种,其他两种方式为
对流传热、
辐射传热。
通过对大量的实际导热问题的经验提炼,导热现象的规律已经总结为
傅里叶(Fourier)定律。
考察如图1-2所示的两个表面均维持均匀温度的平板的导热。这是个一维导热问题,即温度仅在x方向上任意一个厚度为dx的微元层来说,根据
傅里叶定律,单位时间内通过该层的导热
热量与当地的温度变化率以及平板面积A成正比,即,式中,是传导热量,α是比例系数,称为热导率,又称
导热系数,负号表示热量传递方向与温度升高的方向相反。
不同物质导热
系数各不相同;相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。同一物质的含水率低、温度较低时,
导热系数较小。一般来说,固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大。这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。工程计算上用的系数值是由专门试验测定出来的。
热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小,表明了 1W热量所引起的
温升大小,单位为℃/W或K/W。用热功耗乘以热阻,即可获得该传热路径上的温升。可以用一个简单的类比来解释热阻的意义,换热量相当于电流,温差相当于电压,则
热阻相当于
电阻。
肋片也称为鳍片或是翅片,常用于换热设备中,使用肋片可以增大传热面积、降低对流换热的
热阻、增强设备传热能力,如制冷装置的
冷凝器、
散热器、
空气加热器等等。
通过肋片的导热有个特点,就是在肋片伸展的方向上有表面的
对流传热及
辐射传热,因而肋片中沿导热热流传递的方向上
热流量是不断变化的。
工业上有许多以热传导为主的
传热过程,如橡胶制品的加热
硫化、钢锻件的热处理等。在窑炉、传热设备和热绝缘的设计计算及催化剂颗粒的温度分布分析中,热传导规律都占有重要地位。在高温高压设备(如
氨合成塔及大型
乙烯装置中的
废热锅炉等)的设计中,也需用热传导规律来计算设备各传热间壁内的
温度分布,以便进行热应力分析。