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傳導性傳熱

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物體各部分之間不發生相對位移時,依靠分子原子、及自由電子微觀粒子熱運動而產生的熱能傳遞稱為傳導性傳熱(heat conduction),簡稱導熱。
中文名
傳導性傳熱
外文名
heat conduction
類    別
物理定義
數學表達
傅立葉定律
應用舉例
鋼鍛件的熱處理
簡    稱
導熱

傳導性傳熱定義

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物體各部分之間不發生相對位移時,依靠分子原子、及自由電子微觀粒子熱運動而產生的熱能傳遞稱為傳導性傳熱(heat conduction),簡稱導熱。例如,固體內部熱量從温度較高的部分傳遞到温度較低的部分,以及温度較高的固體把熱量傳遞給與之接觸的温度較低的另一固體都是導熱現象。 [1] 
傳導性傳熱是熱能傳遞的三種基本方式中的一種,其他兩種方式為對流傳熱輻射傳熱

傳導性傳熱性質

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傳導性傳熱傅里葉定律

通過對大量的實際導熱問題的經驗提煉,導熱現象的規律已經總結為傅里葉(Fourier)定律。
圖1-2 圖1-2 [1]
考察如圖1-2所示的兩個表面均維持均勻温度的平板的導熱。這是個一維導熱問題,即温度僅在x方向上任意一個厚度為dx的微元層來説,根據傅里葉定律,單位時間內通過該層的導熱熱量與當地的温度變化率以及平板面積A成正比,即
,式中,
是傳導熱量,α是比例係數,稱為熱導率,又稱導熱係數,負號表示熱量傳遞方向與温度升高的方向相反。

傳導性傳熱導熱係數

不同物質導熱係數各不相同;相同物質的導熱係數與其的結構、密度、濕度、温度、壓力等因素有關。 [1]  同一物質的含水率低、温度較低時,導熱係數較小。一般來説,固體的熱導率比液體的大,而液體的又要比氣體的大。這種差異很大程度上是由於這兩種狀態分子間距不同所導致。工程計算上用的係數值是由專門試驗測定出來的。

傳導性傳熱熱阻

熱量在熱流路徑上遇到的阻力,反映介質或介質間的傳熱能力的大小,表明了 1W熱量所引起的温升大小,單位為℃/W或K/W。用熱功耗乘以熱阻,即可獲得該傳熱路徑上的温升。可以用一個簡單的類比來解釋熱阻的意義,換熱量相當於電流,温差相當於電壓,則熱阻相當於電阻

傳導性傳熱應用

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傳導性傳熱肋片的導熱

肋片也稱為鰭片或是翅片,常用於換熱設備中,使用肋片可以增大傳熱面積、降低對流換熱的熱阻、增強設備傳熱能力,如製冷裝置的冷凝器散熱器空氣加熱器等等。
通過肋片的導熱有個特點,就是在肋片伸展的方向上有表面的對流傳熱輻射傳熱,因而肋片中沿導熱熱流傳遞的方向上熱流量是不斷變化的。 [1] 

傳導性傳熱其它應用

工業上有許多以熱傳導為主的傳熱過程,如橡膠製品的加熱硫化、鋼鍛件的熱處理等。在窯爐、傳熱設備和熱絕緣的設計計算及催化劑顆粒的温度分佈分析中,熱傳導規律都佔有重要地位。在高温高壓設備(如氨合成塔及大型乙烯裝置中的廢熱鍋爐等)的設計中,也需用熱傳導規律來計算設備各傳熱間壁內的温度分佈,以便進行熱應力分析。
參考資料
  • 1.    楊世銘 陶文銓.傳熱學:高等教育出版社,2006