2008年第3期(总第101期)
扣重竞音拓素
77
一种传热基本方程式的推导
潘鹤林,齐鸣斋,陈晓祥
(华东理工大学化工学院,上海200237)
[摘要]传热基本方程是传热过程非常重要的教学内容,为方便学生掌握传热知识,本文介绍了一种简单易懂的推导方法。
[关键词]热量传递;传热基本方程;逆流;热量平衡
AnEffectiveDeductive
MethodforHeat—TransferBasicEquation
Mingzhai,Chen
Xiaoxiang
PanHelin,Qi
AbstraO:Heat—transfer
basicequationis
an
important
content
to
forheat—transferteaching.Aneffectivede—master
ductivemethodisintroducedinpresentarticleforstudents
Keywolds:Heattransfer;Heat—transferbasic
easily.
equationlCounterflowiHeatbalance
一、引言从右向左流动,流量为q眦。进出口温度分别为t,、tz。冷、热流体的主体温度分别是t、T。在与流动垂直方向上取一微元管段dL,其传热面积为dA,热流体通过此所取微元传递给冷流体的热量为dQ。
qm2,Cp2,f
传热基本方程式是化工原理课程传热章节传
热过程计算的重要方程之一,各种传热过程的计算多涉及此传热基本方程。传热基本方程式的推导各类教材有各自的推导方法,但这些推导方法中,有的过于简化不便于学生理解;有的推导过程过于繁琐,不便于学生掌握。因此各类教材在推导该方程中难易程度各不相同,使初学者难以准确理解并掌握其内在含义。另外有少数教材在推导传热基本方程时,仅仅作简化处理,教材本身没有向读者作出合理的解释,因此,初学者难以准确掌握传热基本方程的推导过程。针对上述情况,本文从套管换热器内逆流定态传热过程出发,推导出传热过程基本方程。
二、传热基本方程的推导过程
图1是逆流定态操作的套管式换热器,传热面积为A,热流体走管内,从左向右流动,流量为qIIll,进、出口温度分别为T,、Tz;冷流体走管外,
[作者简介]潘鹤林(1965一),男,副教授。
f+d,一
qml,Cpl,T
一,
J
T+dT--
\
一7,
q。l,疋
、
\,。
gm2,t2
图1逆流操作套管换热器
以微元段内管空间为控制体作热量衡算,同时假设:
热、冷流体的流量q|Il-、qrr-z和比热容Cpl、cp2沿传热面保持不变;
:!墨
冷、热流体没有相变化;传热范围内没有热量损失;控制体两端面的热传导忽略不计。
二登簋垫茎奎直壁墓盟蕉量
‘
上一—ri--—T2
%,Cpl
Q
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r9—7、
同时,通过微元dA传递的热量为
(2—8)
根据以上假设可以得到:dO—K(T--t)dA
将式(2—6)、式(2—7)和式(2—8)代人式(2—5)中(2—1)地一一%lfpl打
得(2—2)姻=一q,,12fp2dT
体的温度T随着传热面积dA的增加而降低;式增加的方向上是降低的。
式(2一1)中的负号表示热量传递过程中,热流d(T—z)一一美(T一£)[(T】一t)一q
(。z一‘・)JdA
..
一
(2—2)中的负号表示冷流体温度t在传热面积dA
则
1‘
由式(2—1)得:—d(亍T=『--t)一一KE(T,一t2)一(T2一£1)]拊、
打一一粤
Jnq茄’1
出一一£炭笔
口m2C砣
(2—3)
(2—9)
积分式(2—9),积分上、下I啊*IX分别为7l,、/J--—、、-J,,7l/、/J—L、I川,,JU/了
‘2—4)
A:o,T一£一T1一£2一V,‘z‘一JA—A,T—t一7"2一tl
式(2—3)减去式(2—4)得到
d(T—t)一一姆(瓦三i—i去二)
对图1中冷流体作总的热量衡算得
Q—q.ecp2(£2一t1)
防5,
犁。
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对图1中热流体作总的热量衡算得
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式(2—10)就是传热基本方程。
(责任编辑:张明德)舛!........气e乍也气e气e气皂1e气e气cle气e气e气c^心^啦^心^心^肆^出^≈^≈^总^足^墨^啦^≈^c^≈础水尔衣冰球衣球水泵泵求剞衣永捌;融(上接第9页)广泛、深入的评价,从对这些问题的反馈中,教师往往可以发现一些更有价值的信息,从而为今后进一步地提高授课质量起到良好的促进作用。如笔者尝试了在讲授物理化学课程的班级进行调查,以开放式问题和不加任何限制的自由评价为主,以此作为学校评价表的信息补充。收回的反馈表中,既有学生的热情鼓励和肯定,也有许多中肯的意见建议。现列举如下:
“老师备课认真,很敬业,讲课条理清晰,上课时如果多些激情就更好了”;
“希望多增加点实践环节,介绍些与本课程有关的前沿知识与发展状况”;
“热力学部分应更多地选些应用性的内容”;“多些练习课,习题讲得太少”……三、结论
通过对两份评价表的异同进行分析可知,我校的教学效果评价集中于课堂教学效果,并设置了详细的评价指标,这些评价指标的设定为方便教师在上课过程中进行自查,起到了很好的导向
参考文献:
[1]大连理工大学教师课堂教学质量的评价办法EEB/0L].http://mackdlut.edu.cn/jspxzx/ONEWS.asp?id
=952
作用。尤其是每学期末将学生对各项指标的评价结果汇总后,反馈给任课老师,有很好的参考意义和促进教学的作用。对照两份评价表,作者认为评价内容可以适当拓宽:如学生对教学内容和教学进度的感受,也可以纳入评价范围内;学生对教师进行评价的同时,做自我评价。通过评价表这种交流的载体,师生共同促进教学质量的提高。
(责任编辑:张明德)
E2]CenterforTeachingExcellent,UniversityofIllinois
at
Urbana-Champaign[ⅡyOL].http://www.oir.uiue.edu/[3]钱夕元.USCD课程及教学质量评价体系(CAPE)的考察与思索EJ].化工高等教育,2006,(6):17—19.
[4]赵雷.理工科本科课堂教学质量评估指标体系研究[J].化工高等教育,2006,(4):83—85,97.
2008年第3期(总第101期)
扣重竞音拓素
77
一种传热基本方程式的推导
潘鹤林,齐鸣斋,陈晓祥
(华东理工大学化工学院,上海200237)
[摘要]传热基本方程是传热过程非常重要的教学内容,为方便学生掌握传热知识,本文介绍了一种简单易懂的推导方法。
[关键词]热量传递;传热基本方程;逆流;热量平衡
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MethodforHeat—TransferBasicEquation
Mingzhai,Chen
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PanHelin,Qi
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一、引言从右向左流动,流量为q眦。进出口温度分别为t,、tz。冷、热流体的主体温度分别是t、T。在与流动垂直方向上取一微元管段dL,其传热面积为dA,热流体通过此所取微元传递给冷流体的热量为dQ。
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传热基本方程式是化工原理课程传热章节传
热过程计算的重要方程之一,各种传热过程的计算多涉及此传热基本方程。传热基本方程式的推导各类教材有各自的推导方法,但这些推导方法中,有的过于简化不便于学生理解;有的推导过程过于繁琐,不便于学生掌握。因此各类教材在推导该方程中难易程度各不相同,使初学者难以准确理解并掌握其内在含义。另外有少数教材在推导传热基本方程时,仅仅作简化处理,教材本身没有向读者作出合理的解释,因此,初学者难以准确掌握传热基本方程的推导过程。针对上述情况,本文从套管换热器内逆流定态传热过程出发,推导出传热过程基本方程。
二、传热基本方程的推导过程
图1是逆流定态操作的套管式换热器,传热面积为A,热流体走管内,从左向右流动,流量为qIIll,进、出口温度分别为T,、Tz;冷流体走管外,
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参考文献:
[1]大连理工大学教师课堂教学质量的评价办法EEB/0L].http://mackdlut.edu.cn/jspxzx/ONEWS.asp?id
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[4]赵雷.理工科本科课堂教学质量评估指标体系研究[J].化工高等教育,2006,(4):83—85,97.