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什么是傳導傳熱、對流傳熱和輻射傳熱?
  中國磚瓦工業協會  [2016/4/14]  
摘要:

  傳熱有三種方式:傳導傳熱、對流傳熱和輻射傳熱。

    (1)傳導傳熱

    熱能從一個物體傳到另一個物體或從物體的一部分傳到另一部分,但物體的分子并不發生移動,這種傳熱方式叫做傳導傳熱。單純的傳導傳熱主要發生在固體中(在液體和氣體中也有傳導傳熱存在,但往往伴有其它傳熱方式)。固體表面受熱時,表面分子發生振動與鄰近的分子碰撞,把熱能傳給鄰近的分子,鄰近的分子受熱后又發生振動、碰撞,把熱能再傳給里面的分子,這樣,一直到固體表面溫度與內部溫度相等時,傳熱過程才告結束。

    傳導傳熱可分兩種基本情況:穩定傳熱和不穩定傳熱。穩定傳熱時,物體中每一點的溫度在整個時間內都保持不變。但沿熱流方向的不同距離處的各點溫度則并不相同。任何部分物體的熱能都沒有增加和減少,即傳入與傳出的熱量相等。如隧道窯的窯體屬穩定傳熱。不穩定傳熱時,物體中每一點的溫度隨時間而發生變化,即傳入與傳出的熱量不相等。當傳入熱量大于傳出熱量時,則有熱量蓄積于物體中,即物體被加熱,物體各點溫度隨時間而上升;反之,物體各點溫度隨時間而下降。如輪窯的窯體屬不穩定傳熱。

    物體傳導傳熱量的大小與其導熱能力、內外溫度差、傳熱面積和傳熱時間成正比;與物體的厚度成反比。

    物體的導熱能力以導熱系數來表示。導熱系數是指當溫度為1℃、每小時流經厚度為1m,表面積為1m2的熱量。單位是瓦特每米開爾文w/(m.K)。

    凡是導熱系數λ≤0.23 w/(m.K)的材料,通常用作絕熱和保溫材料。

    (2)對流傳熱

    熱量隨著流體——氣體或液體運動從高溫部分到低溫部分的傳熱方式,叫做對流傳熱。對流傳熱是氣體或液化傳熱的基本方式,也是氣體向固體或固體向氣體傳熱的一種方式。

    氣體發生對流運動的原因有兩種:其一是由于氣體本身的溫度差引起的,這種對流叫自然對流;其二是由于機械作用引起的,這種對流叫強制對流。

    氣體與固體之間的傳熱,是由于流動的氣體分子與固體表面接觸時將熱傳給固體表面或將熱由固體表面帶走。氣體流經固體表面時,在氣體與固體表面的交界處有一層氣膜粘附在固體表面上,這層氣膜對對流傳熱的影響很大。當氣體運動慢時,氣膜較厚,傳熱速度較慢;當氣體運動加快時,氣膜變薄,傳熱速度加快;當氣體作高速運動時,氣膜被氣流帶走,氣體分子與固體表面直接撞擊,此時的傳熱速度最快。所以在對流傳熱中,氣體的流速越快,傳熱也越快。

    (3)輻射傳熱

    熱能不以物質為媒介,而以電磁波的形式在空間傳遞熱量的方式叫輻射傳熱。

    電磁波具有不同的波長。

    它能為物體吸收,并且吸收后又重新轉變為顯著熱量的電磁波是紅外線和可見光,波長約為0.4~40um。在放熱處,熱能轉換為一種所謂電磁波的輻射線,以光的速度穿過空間,當和某一物體相遇時,則被該物體所吸收或透過該物體,或重新被反射出來。凡被物體吸收的輻射能又轉換為熱能。

    焙燒磚瓦的高溫階段,氣體與磚瓦之間的傳熱主要是以輻射傳熱的方式進行的。

    在焙燒窯的焙燒過程中,傳熱往往不是以單一方式進行的,而是以兩種或兩種以上的綜合方式進行的。

    預熱帶:熱氣體以對流方式為主將熱量傳給坯體表面,坯體表面再以傳導方式將熱量傳至坯體內部。

    冷卻帶:冷空氣以對流為主的方式與坯體傳熱,將坯體表面熱量帶走,坯體內部又以傳導方式將熱量傳至坯體表面。

    焙燒帶

    ①外燃燒磚瓦

    外加煤燃燒加熱氣體,熱氣體以輻射方式將熱量傳給磚瓦坯體,磚瓦坯體又以傳導方式使熱量由其表面傳至內部,直到坯體溫度升高到燒成溫度,這一傳熱過程較慢,故外燃燒磚瓦的火行速度一般不快,產量不高。

    ②內燃燒磚

    磚坯內燃料燃燒發出的熱量不但以輻射方式傳給氣體,而且磚坯之間同樣以輻射方式進行傳熱,故能迅速提高焙燒溫度,加快焙燒進度,產量較高。

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