傳熱是自然界和生產領域中非常普遍的現象，凡是有溫度差的地方，就會有熱量自發地由高溫物體傳到低溫物體，譬如各種建築物圍護結構和各類換熱器設備等都存在傳熱問題。在紡織車間裡，牆壁、門、窗等圍護結構的傳熱過程都屬於平壁傳熱。
基本介紹
- 中文名：平壁傳熱
- 外文名：Flat wall heat transfer
- 產生條件：溫度差
- 產生過程：由高溫物體傳到低溫物體
- 實例：牆壁、門、窗等結構的傳熱過程
傳熱過程,導熱,對流換熱,輻射換熱,
傳熱過程
以冬季由車間內通過牆壁向車間外傳遞熱的過程為例，整個傳熱過程可看成三個階段：
(1)車間內熱量由室內空氣以對流換熱和物體間的輻射換熱方式傳給牆壁內表面。
(2)由牆壁內表面以固體導熱方式把熱傳遞到牆壁外表面。
(3)由牆壁外表面以空氣對流換熱和物體間的輻射換熱方式把熱傳給室外環境。
顯然，傳熱的動力是室內外溫度差，一般來講，室內、外溫差越大傳熱量就越大。整個傳熱過程實際上是由導熱、對流換熱、輻射換熱三種基本傳熱方式組合而成。傳熱物體各個部分的溫度不隨時間而變化的傳熱稱之為穩定傳熱，反之隨時間而變化的傳熱則稱之為不穩定傳熱。實際工程中的傳熱問題～般為兩類：增強傳熱，希望以最小的換熱設備最快的速度傳遞最多的熱量；削弱傳熱，希望減少熱量向周圍傳遞以利節能。
導熱
導熱是冷熱物體之間直接接觸時依靠分子、原子及電子等微觀粒子熱運動而發生的熱量傳遞現象，因此在液體、固體、氣體中都可以進行，也可以使熱量從一個物體的高溫部分傳到同一個物體的低溫部分。例如，熱鐵塊與冷鐵塊的接觸，熱鐵塊放熱而溫度降低，冷鐵塊吸熱而溫度上升，待兩鐵塊溫度相等後，熱量傳遞就停止，這是固體單純的導熱過程。對於液體和氣體，當有溫差時會出現對流現象，難以維持單純的導熱。
單層平壁的導熱量與平壁兩側表面的溫度差成正比，與平壁的厚度成反比，並與材料的導熱能力有關。平壁導熱量的計算式稱為傅立葉定律，是導熱的基本定律。有時也用熱流通量(通過單位面積的熱量)來表示。不同物體有不同的導熱係數λ值。λ值的物理意義是當平壁兩面溫差為1K、壁厚為1m、壁面面積為1m時每小時通過的熱量，λ值愈大，表示該材料的導熱性能愈好，導熱係數還與物質的潮濕程度、溫度、密度等有關。導熱係數λ小於0.23W/(m·K)的物質稱為隔熱材料或保溫材料，如木材、礦渣棉、軟木、泡沫塑膠等。
對流換熱
流體與同體壁面接觸時的換熱過程稱為對流換熱。對流換熱時傳熱量Q(kJ/h)與傳熱(接觸)面積F和傳熱溫差Δt之間的關係也可寫為：Q=α·F·Δt，式中Δt表示固體壁面溫度與液體或氣體溫度之差；α-放熱係數，kJ/(m·h·℃)。
α值的物理意義是當流體與壁面溫差為1K時，每小時在每平方米換熱面上的熱交換量，是流體與固體壁面間放熱強度的係數。在換熱過程中α值愈大，對流換熱愈強烈。對流換熱是一個很複雜的現象，其計算的一切複雜因素都集中在放熱係數α值上面，影響α值的因素有流體的物性、流動速度、流道形狀與尺寸、流體與壁面的溫差以及流體在換熱時有無相變等。液體或氣體流動時在壁面附近擾動的程度越劇烈，放熱係數就越大。液體或氣體在壁面附近產生相態變化時，放熱係數也較大。
輻射換熱
輻射換熱是靠電磁波中的可見光線和紅外線來傳遞熱量的。它不需要冷、熱兩物體直接接觸，即使二者之間是高度真空，只要有溫度差存在，就能進行輻射換熱。例如太陽對地球的熱傳遞就是通過輻射進行的。任何物體不論它的溫度高低，都能產生輻射熱。物體表面溫度越高，輻射的熱量越多。當輻射的熱量Q投射到某一物體時，其中一部分Qα被吸收，另一部分Qρ被反射出來，若物體是透明的，則還有一部分Qτ透過去。按照能量守恆定律有：Q=Qα+Qρ+Qτ。
影響物體表面吸收比的因素有：(1)壁面的粗糙程度。壁面越粗糙，對紅外線的吸收比越大。(2)壁面顏色的深淺。壁面顏色越深，對可見光的吸收比越大。不同溫度的物體，向外輻射可見光線與紅外線所傳遞的熱量比例也不相同。如在一般工程的高溫範圍內(1000K)，主要是由紅外線傳遞熱量。所以影響吸收比的主要因素是壁面的粗糙度。這時顏色的深淺對吸收比影響不大。而對陽光來說，因太陽表面的溫度高達6000K，它的紅外線與可見光線傳遞的熱量差不多各占一半，這時物體表面的顏色對吸收比的影響也加大了。所以為了削弱對太陽輻射熱的吸收，船舶上層建築和冷藏船船體多漆成白色。為了增強對太陽輻射熱的吸收，太陽能吸收器的表面均為粗糙的黑色物體。
