温度分布

在给定时刻的空间某区域内温度随空间位置的变化。这是热量传递研究中要解决的主要问题之一。在换热器反应器等化工设备中,由于两流体存在温差,或因反应具有热效应,因而形成温度分布。

热量仅以热传导方式传递时,温度分布可由热传导方程解出,通常采用数值解方法。热量以对流传热方式传递时,若已知速度分布,则温度分布可通过能量方程求得。此外,温度分布也可由实验测得。

温度分布一般可用解析法或图示法表述:

(1)解析法。用某种函数表述在给定时刻温度与空间位置的关系。例如,定态固定床反应器简化为有均匀内热源的圆柱体后,热传导时的径向温度分布可用下式表述:

公式 符号

式中TTw分别为床层中任意点和壁面处的温度;r为任意点离轴线的距离;R 为圆柱体的半径;qi为内热源的发热率;λ 为固定床的有效热导率

(2)图示法。用线图表示温度或其相对值〔(Tw-T)/(Tw-Tf),Tf为管中心温度〕与空间位置(y/Ry为离开管壁的距离,R为管道半径)的关系(见图),此图表示在一定雷诺数Re条件下,普朗特Hr对对流传热时圆管内无因次温度分布的影响。

图

温度分布用于确定合理的工艺条件,例如根据催化剂床层中的最高温度点确定反应条件。此外,还可用于计算热量通量、传热分系数等。