第四章傳熱PPT課件

1、返回第四章第四章 傳熱傳熱12:16:111返回12:16:1224.1 4.1 概述概述4.1.1 4.1.1 傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用4.1.2 4.1.2 傳熱的三種基本方式傳熱的三種基本方式4.1.3 4.1.3 冷熱流體的接觸方式冷熱流體的接觸方式4.1.4 4.1.4 熱載體及其選擇熱載體及其選擇4 4. .1 1. .5 5 間壁式換熱器的傳熱過程間壁式換熱器的傳熱過程返回12:16:123 4.1.1 4.1.1 傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用傳熱過程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用加熱或冷卻加熱或冷卻換熱換熱 保溫保溫 強(qiáng)化傳熱過程強(qiáng)化傳熱過程 削弱傳熱過程削弱傳熱

2、過程 返回12:16:1244.1.2 4.1.2 傳熱的三種基本方式傳熱的三種基本方式 一、熱傳導(dǎo)一、熱傳導(dǎo) 熱量從物體內(nèi)溫度較高的部分傳遞到溫度較低的熱量從物體內(nèi)溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分，或傳遞到與之接觸的另一物體的過程稱為熱部分，或傳遞到與之接觸的另一物體的過程稱為熱傳導(dǎo)，又稱導(dǎo)熱。傳導(dǎo)，又稱導(dǎo)熱。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：沒有物質(zhì)的宏觀位移沒有物質(zhì)的宏觀位移氣體氣體 分子做不規(guī)則熱運(yùn)動時相互碰撞的結(jié)果分子做不規(guī)則熱運(yùn)動時相互碰撞的結(jié)果固體固體 導(dǎo)電體：自由電子在晶格間的運(yùn)動導(dǎo)電體：自由電子在晶格間的運(yùn)動 非導(dǎo)電體：通過晶格結(jié)構(gòu)的振動來實(shí)現(xiàn)的非導(dǎo)電體：通過晶格結(jié)構(gòu)的振動來實(shí)現(xiàn)的液體液體 機(jī)

3、理復(fù)雜機(jī)理復(fù)雜返回12:16:125 二、對流二、對流流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移的熱量傳遞過程流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移的熱量傳遞過程。 三、熱輻射三、熱輻射物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射。 自然對流自然對流 強(qiáng)制對流強(qiáng)制對流 能量轉(zhuǎn)移、能量形式的轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)移、能量形式的轉(zhuǎn)化 不需要任何物質(zhì)作媒介不需要任何物質(zhì)作媒介 返回12:16:1264.1.3 4.1.3 冷熱流體的接觸方式冷熱流體的接觸方式一、直接接觸式一、直接接觸式板式塔板式塔返回12:16:127 二、蓄熱式二、蓄熱式優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單結(jié)構(gòu)較簡單耐高溫耐高溫缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備體積大設(shè)

4、備體積大有一定程度的混合有一定程度的混合低溫流體低溫流體高溫流體高溫流體返回12:16:128三、間壁式三、間壁式 傳熱面為內(nèi)管壁的表面積傳熱面為內(nèi)管壁的表面積 套管換熱器套管換熱器冷流體冷流體t1t2熱流體熱流體T1T2返回12:16:129列管換熱器列管換熱器傳熱面為殼內(nèi)所有管束壁的表面積傳熱面為殼內(nèi)所有管束壁的表面積 熱流體熱流體T1T2冷流體冷流體t1t2返回12:16:12104.1.4 4.1.4 熱載體及其選擇熱載體及其選擇 加熱劑加熱劑：熱水、飽和水蒸氣熱水、飽和水蒸氣 礦物油或聯(lián)苯等低熔混合物、煙道氣等礦物油或聯(lián)苯等低熔混合物、煙道氣等 用電加熱用電加熱冷卻劑冷卻劑：水、空氣

5、、冷凍鹽水、液氨等：水、空氣、冷凍鹽水、液氨等 冷卻溫度冷卻溫度 3030 C C 水水 加熱溫度加熱溫度 180180 C C 飽和水蒸氣飽和水蒸氣返回12:16:1211熱負(fù)荷熱負(fù)荷Q：工藝要求，同種流體需要溫升或溫降：工藝要求，同種流體需要溫升或溫降時，吸收或放出的熱量，單位時，吸收或放出的熱量，單位 J/s或或W。傳熱速率傳熱速率Q：熱流量，單位時間內(nèi)通過換熱器的整：熱流量，單位時間內(nèi)通過換熱器的整個傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位個傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位 J/s或或W。熱流密度熱流密度q：熱通量，單位時間內(nèi)通過單位傳熱面：熱通量，單位時間內(nèi)通過單位傳熱面積傳遞的熱量，單位積傳遞的熱量，單位 J

6、/(s. m2)或或W/m2。4.1.5 4.1.5 間壁式換熱器的傳熱過程間壁式換熱器的傳熱過程一、基本概念一、基本概念返回12:16:1212非穩(wěn)態(tài)傳熱非穩(wěn)態(tài)傳熱 ,zyxftqQ 二、穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)傳熱二、穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)傳熱 穩(wěn)態(tài)傳熱穩(wěn)態(tài)傳熱 zyxftqQ, 0 tAQq 式中式中 A總傳熱面積，總傳熱面積，m2。返回12:16:1213冷流體冷流體管壁外側(cè)管壁外側(cè)管壁外側(cè)管壁外側(cè)管壁內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)側(cè)熱流體熱流體對流對流熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)對流對流)()()(321)3()2()1(QQQ三、冷熱流體通過間壁的傳熱過程三、冷熱流體通過間壁的傳熱過程t2t1T1T2對流對流對流對流導(dǎo)熱導(dǎo)

7、熱冷冷流流體體Q熱熱流流體體返回12:16:1314式中式中 K總傳熱系數(shù)，總傳熱系數(shù)，W/(m2)或或W/(m2K)； Q傳熱速率，傳熱速率，W或或J/s； A總傳熱面積，總傳熱面積，m2； tm兩流體的平均溫差，兩流體的平均溫差，或或K。 總總熱熱阻阻總總傳傳熱熱推推動動力力 KAttKAQ/1mm總傳熱速率方程：總傳熱速率方程：穩(wěn)態(tài)傳熱：穩(wěn)態(tài)傳熱：QQQQ 321返回12:16:13154.2 4.2 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)4.2.1 4.2.1 有關(guān)熱傳導(dǎo)的基本概念有關(guān)熱傳導(dǎo)的基本概念4.2.2 4.2.2 傅立葉定律傅立葉定律4.2.3 4.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)4.2.4 4.2.4 通過

8、平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)4.2.5 4.2.5 通過圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)返回12:16:13164.2.1 4.2.1 有關(guān)熱傳導(dǎo)的基本概念有關(guān)熱傳導(dǎo)的基本概念 ,zyxft 式中式中 t 某點(diǎn)的溫度，某點(diǎn)的溫度，； x,y,z 某點(diǎn)的坐標(biāo)；某點(diǎn)的坐標(biāo)； 時間。時間。溫度場：某時刻，物體或空間各點(diǎn)的溫度分布。溫度場：某時刻，物體或空間各點(diǎn)的溫度分布。 (1)(1)溫度場和等溫面溫度場和等溫面返回12:16:1317不穩(wěn)定溫度場不穩(wěn)定溫度場 ,zyxft 穩(wěn)定溫度場穩(wěn)定溫度場 zyxft, 等溫面等溫面：在同一時刻，溫度場中所有溫度相同在同一時刻，溫度場中所有溫度

9、相同的點(diǎn)組成的面。的點(diǎn)組成的面。 不同溫度的等溫面不相交不同溫度的等溫面不相交。t1t2t1t2等溫面等溫面Q0t返回12:16:1318(2)(2)溫度梯度溫度梯度 ntnttgradn 0limt+tt-ttnQdA 溫度梯度是一個溫度梯度是一個點(diǎn)點(diǎn)的概念。的概念。 溫度梯度是一個向量。溫度梯度是一個向量。 方向垂直于該點(diǎn)所在等溫面，以溫度增的方向?yàn)榉较虼怪庇谠擖c(diǎn)所在等溫面，以溫度增的方向?yàn)檎?一維穩(wěn)定熱傳導(dǎo)一維穩(wěn)定熱傳導(dǎo)dxdt /返回12:16:13194.2.2 4.2.2 傅立葉定律傅立葉定律 ntAQ dd 式中式中 dQ 熱傳導(dǎo)速率，熱傳導(dǎo)速率，W或或J/s； dA 導(dǎo)熱面積

10、，導(dǎo)熱面積，m2； t/ n 溫度梯度，溫度梯度，/m或或K/m； 導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m)或或W/(mK)。返回12:16:1320 負(fù)號表示傳熱方向與溫度梯度方向相反負(fù)號表示傳熱方向與溫度梯度方向相反ntAQq dd 表征材料導(dǎo)熱性能的物性參數(shù)表征材料導(dǎo)熱性能的物性參數(shù) 越大，導(dǎo)熱性能越好越大，導(dǎo)熱性能越好 用熱通量來表示用熱通量來表示 對一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)對一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) dxdtAQdd 返回12:16:1321(2) 是是分子微觀運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)。分子微觀運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)。4.2.3 4.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) ntq / (1) 在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量。在數(shù)值上等于單位

11、溫度梯度下的熱通量。 = f(結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),組成組成,密度密度,溫度溫度,壓力）壓力）(3) 各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù) 金屬固體金屬固體 非金屬固體非金屬固體 液體液體 氣體氣體 返回12:16:1322)1(0at 在一定溫度范圍內(nèi)：在一定溫度范圍內(nèi)：式中式中 0, 0, t時的導(dǎo)熱系數(shù)，時的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(mK)； a 溫度系數(shù)。溫度系數(shù)。 對大多數(shù)金屬材料對大多數(shù)金屬材料a 0 ， t 1)1)固體固體 金屬：金屬： 純金屬純金屬 合金合金 非金屬：同樣溫度下，非金屬：同樣溫度下， 越大，越大， 越大。越大。返回12:16:13232)2)液體液體 金屬液體金屬液體 較高，非金屬

12、液體較高，非金屬液體 低，低，水的水的 最大。最大。 t （除水和甘油）（除水和甘油）3)3)氣體氣體 一般來說，純液體的大于溶液一般來說，純液體的大于溶液 t 氣體不利用導(dǎo)熱，但可用來保溫或隔熱。氣體不利用導(dǎo)熱，但可用來保溫或隔熱。返回12:16:1324 4.2.4 4.2.4 通過平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 一、一、 通過單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 假設(shè)：假設(shè)：(1) A大，大，b小；小；(2) 材料均勻；材料均勻；(3)溫度僅沿溫度僅沿x變化，且變化，且不隨時間變化。不隨時間變化。t1t2btxdxQxQx+dx返回12:16:1325取取dx的薄層，作熱量

13、衡算：的薄層，作熱量衡算： tcAxQQpdxxx d對于穩(wěn)定溫度場對于穩(wěn)定溫度場 0 tconst QQQdxxx傅立葉定律：傅立葉定律： xtAQdd 邊界條件為：邊界條件為： 10ttx 時時，2ttbx 時時，返回12:16:1326得：得： 210ttbAdtQdx 設(shè)設(shè) 不隨不隨t而變而變 AbttttAbQ 2121)( 式中式中 Q 熱流量或傳熱速率，熱流量或傳熱速率，W或或J/s； A 平壁的面積，平壁的面積，m2； b 平壁的厚度，平壁的厚度，m； 平壁的導(dǎo)熱系數(shù)，平壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m)或或W/(mK)； t1,t2 平壁兩側(cè)的溫度，平壁兩側(cè)的溫度，。返回12:16:1

14、327討論：討論： 熱熱阻阻推推動動力力 RtQ)(21ttt AbR 2分析平壁內(nèi)的溫度分布分析平壁內(nèi)的溫度分布 210ttbAdtQdx 上限由上限由2ttbx 時時，ttxx 時時，AQxttttAxQ 11)(1可表示為可表示為推動力：推動力：熱阻：熱阻：為為返回12:16:1328 不隨不隨t變化，變化， tx成呈線形關(guān)系。成呈線形關(guān)系。)1(0at 3當(dāng)當(dāng) 隨隨t變化時變化時2/ )(21 若若 隨隨t變化關(guān)系為：變化關(guān)系為：則則tx呈呈拋物線關(guān)系。拋物線關(guān)系。 如：如： 1t1， 2t2返回12:16:1329 二、二、 通過多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 假設(shè)：假

15、設(shè)：(1) A大，大，b??；小；(2) 材料均勻；材料均勻；(3) 溫度僅沿溫度僅沿x變化，且變化，且不隨時間變化。不隨時間變化。(4) 各層接觸良好，接觸各層接觸良好，接觸面兩側(cè)溫度相同。面兩側(cè)溫度相同。t1t2b11txb2b323t2t4t3返回12:16:1330AbttAbttAbttQ334322321121 總熱阻總熱阻總推動力總推動力 iiiiiiiRttAbttAbt413141 推廣至推廣至n層：層： niinniiinRttAbttQ111111 返回12:16:1331三、各層的溫差三、各層的溫差 321332211433221:RRRAbAbAbtttttt 思考：思

16、考： 厚度相同的三層平壁厚度相同的三層平壁傳熱，溫度分布如圖所傳熱，溫度分布如圖所示，哪一層熱阻最大，示，哪一層熱阻最大，說明各層說明各層 的大小排列。的大小排列。t1t2t3t4 3 1 2返回12:16:1332 4.2.5 4.2.5 通過圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 一、一、 通過單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)通過單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 假定：假定：(1) 穩(wěn)定溫度場；穩(wěn)定溫度場；(2) 一維溫度場一維溫度場。返回12:16:1333取取dr同心薄層圓筒，作熱量衡算：同心薄層圓筒，作熱量衡算： trldrQQdrrr2 對于穩(wěn)定溫度場對于穩(wěn)定溫度場 0 tconst QQQdrrr

17、傅立葉定律傅立葉定律 rtAQdd rtrlrtAQdd2dd 返回12:16:1334邊界條件邊界條件 11ttrr 時時，22ttrr 時時，得：得： 21212ttrrrldtQdr 設(shè)設(shè) 不隨不隨t而變而變 12211221ln1)(2ln)(2rrttlrrttlQ 式中式中Q 熱流量或傳熱速率，熱流量或傳熱速率，W或或J/s； 導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m)或或W/(mK)； t1,t2 圓筒壁兩側(cè)的溫度，圓筒壁兩側(cè)的溫度，； r1,r2 圓筒壁內(nèi)外半徑，圓筒壁內(nèi)外半徑，m。返回12:16:1335討論：討論：1上式可以為寫上式可以為寫 12122112121221ln)(ln)(

18、)(2AAbAAttrrrrrrttlQ 熱阻熱阻推動力推動力 RtAbttm )(21rlA 212rrb 1212/lnAAAAAm 對數(shù)平均面積對數(shù)平均面積返回12:16:13362 212 rr221AAAm 3圓筒壁內(nèi)的溫度分布圓筒壁內(nèi)的溫度分布 1111ln2ln2rrlQttrrttlQ 21212ttrrrldtQdr 上限從上限從22ttrr 時時，改為改為ttrr 時，時，tr成對數(shù)曲線變化成對數(shù)曲線變化(假設(shè)假設(shè) 不隨不隨t 變化變化)返回12:16:13374平壁：各處的平壁：各處的Q和和q均相等；均相等； 圓筒壁：不同半徑圓筒壁：不同半徑r處處Q相等，但相等，但q卻不

19、等卻不等。 二、通過多層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)二、通過多層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 3111343323221211ln1)4(2ln1)4(2ln1)3(2ln1)2(2iiiirrttLrrttLrrttLrrttLQ 返回12:16:1438對于對于n層圓筒壁：層圓筒壁： niinniiiinniiiinRttAbttrrttLQ1111m111111ln1)(2 332211222lqrlqrlqrQ 332211qrqrqr式中式中 q1,q2,q3分別為半徑分別為半徑r1,r2,r3處的熱通量。處的熱通量。返回12:16:1439 例題例題4.2.1內(nèi)徑為內(nèi)徑為15mm，外徑為，外徑為19m

20、m的鋼管，其的鋼管，其 1 為為20 W/m ，其外包扎一層厚度為，其外包扎一層厚度為30mm， 2為為0.2 W/m 的保溫材料，若鋼管內(nèi)表面溫度為的保溫材料，若鋼管內(nèi)表面溫度為580,保保溫層外表面溫度為溫層外表面溫度為80,試求試求: (1)每米管長的熱損失每米管長的熱損失; (2)保溫層中的溫度分布。保溫層中的溫度分布。返回12:16:1440 例題例題4.2.2 有一蒸汽管道，外徑為有一蒸汽管道，外徑為25mm，管外包有兩層保溫，管外包有兩層保溫材料，每層材料均厚材料，每層材料均厚25mm，外層保溫材料與內(nèi)層材，外層保溫材料與內(nèi)層材料導(dǎo)熱系數(shù)之比料導(dǎo)熱系數(shù)之比 2/ 1=5，此時單位

21、時間的熱損失為，此時單位時間的熱損失為Q；現(xiàn)工況將兩層材料互換，且設(shè)管外壁與保溫層外表面現(xiàn)工況將兩層材料互換，且設(shè)管外壁與保溫層外表面的溫度的溫度t1、t3不變，則此時熱損失為不變，則此時熱損失為Q，求，求Q/Q=？返回12:16:14414.3 4.3 對流傳熱對流傳熱4.3.1 4.3.1 對流傳熱過程分析對流傳熱過程分析4.3.2 4.3.2 對流傳熱速率對流傳熱速率4.3.3 4.3.3 影響對流傳熱系數(shù)的因素影響對流傳熱系數(shù)的因素4.3.4 4.3.4 對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的建立對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的建立4.3.5 4.3.5 無相變時對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式無相變時對流傳熱系數(shù)

22、的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式4.3.6 4.3.6 有相變時對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式有相變時對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式返回12:16:14424.3.1 4.3.1 對流傳熱過程分析對流傳熱過程分析dA t2G1，T1G2，t1 T2返回12:16:14434.3.2 對流傳熱速率對流傳熱速率牛頓冷卻定律牛頓冷卻定律流體被冷卻：流體被冷卻：)(wTTAQ 式中式中 Q 對流傳熱速率，對流傳熱速率，W； 對流傳熱系數(shù)，對流傳熱系數(shù)，W/(m2)； Tw 壁溫，壁溫，； T 流體平均溫度，流體平均溫度，； A 傳熱面積，傳熱面積，m2。返回12:16:1444式中式中 t t總有效膜厚度；總有效膜厚度； e湍流區(qū)虛

23、擬膜厚度；湍流區(qū)虛擬膜厚度； 層流底層膜厚度。層流底層膜厚度。下面來推導(dǎo)牛頓冷卻定律下面來推導(dǎo)牛頓冷卻定律建立建立膜模型膜模型： et流體被冷卻：流體被冷卻：TTWttW t)(wTTAQt t 返回12:16:14451. 牛頓冷卻定律是一種推論，假設(shè)牛頓冷卻定律是一種推論，假設(shè)Q t。 RtAttttAQww 1)(tttw AR 1 2. 2. 復(fù)雜問題簡單化表示。復(fù)雜問題簡單化表示。 推動力：推動力：阻力：阻力：返回12:16:14464.3.3 4.3.3 影響對流傳熱系數(shù)影響對流傳熱系數(shù) 的因素的因素1.1.引起流動的原因引起流動的原因自然對流：由于流體內(nèi)部密度差而引起流體的流自然

24、對流：由于流體內(nèi)部密度差而引起流體的流動。動。強(qiáng)制對流：由于外力和壓差而引起的流動。強(qiáng)制對流：由于外力和壓差而引起的流動。 強(qiáng)強(qiáng) 自自 2.2.流體的物性流體的物性 ， ， ，c cp p 返回12:16:14475. 是否發(fā)生相變是否發(fā)生相變 蒸汽冷凝、液體沸騰蒸汽冷凝、液體沸騰 相變相變 無相變無相變4. 傳熱面的形狀，大小和位置傳熱面的形狀，大小和位置l形狀：如管、板、管束等；形狀：如管、板、管束等；l大小：如管徑和管長等；大小：如管徑和管長等；l位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形排列）；管或板是垂直放置還是水平放置。角形排列）；管或

25、板是垂直放置還是水平放置。3.3.流動形態(tài)流動形態(tài) 層流、湍流層流、湍流 湍湍 層層 返回12:16:14484.3.4 4.3.4 對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的建立對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的建立一、因次分析一、因次分析 式中式中 l l特性尺寸；特性尺寸； u u特征流速。特征流速?；疽虼危洪L度基本因次：長度L L，時間，時間T T，質(zhì)量，質(zhì)量M M，溫度，溫度 變量總數(shù)：變量總數(shù)：8 8個個由由 定律（定律（8-48-4）=4=4，可知有，可知有4 4個無因次數(shù)群。個無因次數(shù)群。f(u，l，cp，gt)gkaGrCNuPrRe 返回12:16:1449 lNu du Re pc Pr223 t

26、lgGr gkpatlgcduCl)()()(223 Nusselt待定準(zhǔn)數(shù)待定準(zhǔn)數(shù)Reynolds，流動型態(tài)對對流傳熱的影響，流動型態(tài)對對流傳熱的影響Prandtl，流體物性對對流傳熱的影響，流體物性對對流傳熱的影響Grashof，自然對流對對流傳熱的影響，自然對流對對流傳熱的影響返回12:16:1450二、實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果整理二、實(shí)驗(yàn)安排及結(jié)果整理以強(qiáng)制湍流為例：以強(qiáng)制湍流為例：NuCReaPrk1采用不同采用不同Pr的流體，固定的流體，固定Re lgNuklgPrlgCRea雙對數(shù)坐標(biāo)系得一直線，斜率為雙對數(shù)坐標(biāo)系得一直線，斜率為k2不同不同Pr的流體在不同的的流體在不同的Re下下 lgN

27、u/PrkalgRelgC雙對數(shù)坐標(biāo)系中得一直線雙對數(shù)坐標(biāo)系中得一直線 斜率為斜率為a，截距為，截距為CPrNukReNu/PrkCa返回12:16:1451定性溫度的取法：定性溫度的取法：三、定性溫度、特性尺寸的確定三、定性溫度、特性尺寸的確定2特性尺寸特性尺寸 取對流動與換熱有主要影響的某一幾何尺寸。取對流動與換熱有主要影響的某一幾何尺寸。2)1(21tttm 2)2(mWtt 膜溫膜溫3準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的適用范圍準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的適用范圍。1確定物性參數(shù)數(shù)值的溫度稱為定性溫度。確定物性參數(shù)數(shù)值的溫度稱為定性溫度。返回12:16:1452一、流體在管內(nèi)的強(qiáng)制對流一、流體在管內(nèi)的強(qiáng)制對流kNuPrRe0

28、23. 08 . 0 kpcdud)()(023. 08 . 0 適用范圍：適用范圍： Re10000，0.7Pr160， 604.3.5 4.3.5 無相變時對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式無相變時對流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式1圓形直管內(nèi)的湍流圓形直管內(nèi)的湍流返回12:16:1453 特征尺寸為管內(nèi)徑特征尺寸為管內(nèi)徑di 流體被加熱時，流體被加熱時，k0.4；被冷卻時，；被冷卻時，k0.3。221tttm 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 定性溫度取定性溫度取返回12:16:1454強(qiáng)化措施：強(qiáng)化措施： u ,u0.8 d , 1/d0.2 流體物性的影響，選流體物性的影響，選 大的流體大的流體 8 . 018 .

29、 02 . 08 . 08 . 0023. 0)()(023. 0 kkpkpcducdud 返回12:16:1455以下是對上面的公式進(jìn)行修正：以下是對上面的公式進(jìn)行修正：(1)(1)高粘度高粘度 14. 0318 . 0)(PrRe027. 0wNu 0 . 1)(95. 005. 1)(14. 0冷卻或加熱冷卻或加熱氣體氣體液體被冷卻液體被冷卻液體被加熱液體被加熱w Re10000，0.7Pr60定性溫度取定性溫度取tm；特征尺寸為；特征尺寸為di返回12:16:1456(2) l/d60 (3) 過渡流（過渡流（2000Re10000) 1Re10618 . 15 f117 . 0 l

30、df(4) 彎曲管內(nèi)彎曲管內(nèi) 177. 11 Rdf返回12:16:1457(5) 非圓形管強(qiáng)制湍流非圓形管強(qiáng)制湍流1) 當(dāng)量直徑法當(dāng)量直徑法2) 直接實(shí)驗(yàn)法直接實(shí)驗(yàn)法套管環(huán)隙套管環(huán)隙 : 水水-空氣系統(tǒng)空氣系統(tǒng)318 . 05 . 012PrRe)(02. 0ddde 適用范圍：適用范圍： 12000Re 膜膜 返回12:16:15712. 冷凝過程的熱阻：液膜的厚度冷凝過程的熱阻：液膜的厚度 3. 蒸汽冷凝的蒸汽冷凝的 1）水平管束外）水平管束外413/232725. 0 tlngr 式中式中 n水平管束在垂直列上的管子數(shù)；水平管束在垂直列上的管子數(shù)； r汽化潛熱（汽化潛熱（ts下），下）

31、，kJ/kg。特性尺寸特性尺寸l：管外徑：管外徑do2Wsttt 定性溫度：膜溫定性溫度：膜溫 返回12:16:1572湍流湍流2）豎壁或豎管上的冷凝）豎壁或豎管上的冷凝層流層流413213. 1 tlgr 適用條件：適用條件：Re1800特性尺寸特性尺寸l：管或板高：管或板高H定性溫度：膜溫定性溫度：膜溫 4 . 031232Re0077. 0 g返回12:16:15734冷凝傳熱的影響因素和強(qiáng)化措施冷凝傳熱的影響因素和強(qiáng)化措施1) 流體物性流體物性 冷凝液冷凝液 , ；冷凝液冷凝液,；潛熱潛熱r , 2) 溫差溫差 液膜層流流動時，液膜層流流動時， t=tstW ，,3) 不凝氣體不凝氣體

32、 不凝氣體不凝氣體存在，導(dǎo)致存在，導(dǎo)致 ，定期排放。，定期排放。4）蒸汽流速與流向蒸汽流速與流向 （u10m/s ） 同向時，同向時， ；反向時，；反向時， ； u 返回12:16:15745) 蒸汽過熱蒸汽過熱 包括冷卻和冷凝兩個過程。包括冷卻和冷凝兩個過程。6) 冷凝面的形狀和位置冷凝面的形狀和位置 目的：減少冷凝液膜的厚度目的：減少冷凝液膜的厚度 垂直板或管：開縱向溝槽；水平管束：可采用錯列垂直板或管：開縱向溝槽；水平管束：可采用錯列返回12:16:1575沸騰種類沸騰種類 1 1）大容積沸騰大容積沸騰 2 2）管內(nèi)沸騰）管內(nèi)沸騰 1. 1. 汽泡產(chǎn)生的條件汽泡產(chǎn)生的條件問題：為什么汽泡

33、只在加熱面?zhèn)€別地方產(chǎn)生？問題：為什么汽泡只在加熱面?zhèn)€別地方產(chǎn)生？過熱度過熱度： t=tt=tW Wt ts s 汽化核心汽化核心：一般為粗糙加熱面的細(xì)小凹縫處：一般為粗糙加熱面的細(xì)小凹縫處汽化核心汽化核心生成汽泡生成汽泡長大長大脫離壁面脫離壁面新汽泡新汽泡形成形成攪動液層攪動液層 二、二、 液體沸騰液體沸騰返回12:16:15762. 沸騰曲線沸騰曲線 1）自然對流階段）自然對流階段 t t5 C3）不穩(wěn)定膜狀沸騰）不穩(wěn)定膜狀沸騰 25 C t5 C工業(yè)上：核狀沸騰工業(yè)上：核狀沸騰4）穩(wěn)定膜狀沸騰）穩(wěn)定膜狀沸騰 250 C t25 C 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 大，大，tW小小返回12:16:15773、

34、沸騰傳熱的影響因素及強(qiáng)化措施、沸騰傳熱的影響因素及強(qiáng)化措施1）液體的性質(zhì)）液體的性質(zhì) ,強(qiáng)化措施：加表面活性劑（乙醇、丙酮等）強(qiáng)化措施：加表面活性劑（乙醇、丙酮等）2）溫差）溫差 在核狀沸騰階段溫差提高，在核狀沸騰階段溫差提高， 3）操作壓強(qiáng)）操作壓強(qiáng) stp返回12:16:15784）加熱面）加熱面 新的、潔凈的、粗糙的加熱面，新的、潔凈的、粗糙的加熱面， 大大 強(qiáng)化措施：將表面腐蝕，燒結(jié)金屬粒強(qiáng)化措施：將表面腐蝕，燒結(jié)金屬粒返回12:16:15794.4 4.4 傳熱過程的計(jì)算傳熱過程的計(jì)算4.4.1 4.4.1 總傳熱系數(shù)和總傳熱速率總傳熱系數(shù)和總傳熱速率4.4.2 4.4.2 熱量衡算

35、和傳熱速率方程間的關(guān)系熱量衡算和傳熱速率方程間的關(guān)系4.4.3 4.4.3 傳熱平均溫度差傳熱平均溫度差4.4.4 4.4.4 壁溫的計(jì)算壁溫的計(jì)算4.4.5 4.4.5 傳熱效率傳熱單元數(shù)法傳熱效率傳熱單元數(shù)法4.4.6 4.4.6 傳熱計(jì)算示例傳熱計(jì)算示例返回12:16:15804.4.1 4.4.1 總傳熱系數(shù)和總傳熱速率方程總傳熱系數(shù)和總傳熱速率方程dA t2G1，T1G2，t1 T2返回12:16:1581熱流體熱流體 固體壁面一側(cè)固體壁面一側(cè)固體壁面一側(cè)固體壁面一側(cè) 另一側(cè)另一側(cè)固體壁面另一側(cè)固體壁面另一側(cè) 冷流體冷流體對對流流3Q熱熱傳傳導(dǎo)導(dǎo)2Q對對流流1Q)(tTKdAdQ t

36、wTw對流對流對流對流導(dǎo)導(dǎo)熱熱冷冷流流體體熱熱流流體體tTQ返回12:16:1582（3）管內(nèi)對流）管內(nèi)對流)(111wTTdAdQ )(2wwmtTdAbdQ )(223ttdAdQw （1）管外對流）管外對流（2）管壁熱傳導(dǎo)）管壁熱傳導(dǎo)對于穩(wěn)定傳熱對于穩(wěn)定傳熱 321dQdQdQdQ 返回12:16:1583221122111111dAdAbdAtTdAttdAbtTdATTdQmwmwww 2211111dAdAbdAKdAm 式中式中 K總傳熱系數(shù)，總傳熱系數(shù)，W/(m2K)。KdAtTdQ1 返回12:16:1584討論：討論：1當(dāng)傳熱面為平面時，當(dāng)傳熱面為平面時，dA=dA1=dA

37、2=dAm21111 bK2以外表面為基準(zhǔn)以外表面為基準(zhǔn)(dA=dA(dA=dA1 1):): 212111111dAdAdAdAbKm 212111111ddddbKdlAm 返回12:16:1585式中式中 K1以換熱管的外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)；以換熱管的外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)； dm換熱管的對數(shù)平均直徑。換熱管的對數(shù)平均直徑。2121ln/ )(dddddm 以壁表面為基準(zhǔn)：以壁表面為基準(zhǔn)：221212111 mddbddK2211111ddbddKmmm 以內(nèi)表面為基準(zhǔn)：以內(nèi)表面為基準(zhǔn)：221 dd近似用平壁計(jì)算近似用平壁計(jì)算返回12:16:158631/K值的物理意義值的物理意義

38、 總總熱熱阻阻總總推推動動力力 KdAtTtTKdAdQ1)()(內(nèi)側(cè)的熱阻內(nèi)側(cè)的熱阻壁阻壁阻外側(cè)的熱阻外側(cè)的熱阻總熱阻總熱阻212111111ddddbKm 返回12:16:1587 二、總傳熱速率方程二、總傳熱速率方程)(tTKdAdQ QAmdAtKdQ00mtKAQ 式中式中 K平均總傳熱系數(shù)；平均總傳熱系數(shù)； tm平均溫度差。平均溫度差。 總傳熱速率方程總傳熱速率方程（1）求）求K平均值。平均值。（2）熱量衡算式與傳熱速率方程間的關(guān)系。）熱量衡算式與傳熱速率方程間的關(guān)系。（3） tm的求解。的求解。返回12:16:1588三、污垢熱阻三、污垢熱阻 212212111111ddddRd

39、dbRKm 式中式中 R1、R2傳熱面兩側(cè)的污垢熱阻，傳熱面兩側(cè)的污垢熱阻，m2K/W。返回12:16:15894.4.2 4.4.2 熱量衡算和傳熱速率方程間的關(guān)系熱量衡算和傳熱速率方程間的關(guān)系無熱損失：無熱損失：放吸QQ熱流體熱流體G1, T1,cp1,H1T2 H2冷流體冷流體G2, t2,cp2,h1t2 h2返回12:16:1590無相變時無相變時 12221112222111hhWHHWQttcWTTcWQpp熱量衡算：熱量衡算：式中式中 Q 熱冷流體放出或吸收的熱量，熱冷流體放出或吸收的熱量，J/s； G1,G2熱冷流體的質(zhì)量流量，熱冷流體的質(zhì)量流量，kg/s； cp1,cp2

40、熱冷流體的比熱容，熱冷流體的比熱容， J/(s. ) ； h1,h2 冷流體的進(jìn)出口焓，冷流體的進(jìn)出口焓，J/kg； H1,H2 熱流體的進(jìn)出口焓，熱流體的進(jìn)出口焓， J/kg 。返回12:16:1591相變時相變時 122221112221ttcWTTcrWQttcWrWQpspp熱量衡算熱量衡算：式中式中 r 熱流體的汽化潛熱，熱流體的汽化潛熱，kJ/kg； TS 熱流體的飽和溫度，熱流體的飽和溫度，。)()(12222111ttcWTTcWtKAQppm傳熱計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)和核心：傳熱計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)和核心：返回12:16:1592一、恒溫傳熱一、恒溫傳熱mttTt 二、變溫傳熱二、變溫傳熱 t

41、m與流體流向有關(guān)與流體流向有關(guān)4.4.3. 4.4.3. 傳熱平均溫度差傳熱平均溫度差逆流逆流并流并流錯流錯流折流折流返回12:16:15931、逆流和并流時的、逆流和并流時的 tmt2t1T1T2t1t2T1T2 t2tAt1T2T1 t2tAt1T2T1逆流逆流并流并流返回12:16:1594以逆流為例推導(dǎo)以逆流為例推導(dǎo)mt 假設(shè)：假設(shè)：1）定態(tài)傳熱、定態(tài)流動，）定態(tài)傳熱、定態(tài)流動，G1、 G2一定一定 2）cp1、cp2為常數(shù)，為進(jìn)出口平均溫度下的為常數(shù)，為進(jìn)出口平均溫度下的3）K沿管長不變化。沿管長不變化。4）熱損失忽略不計(jì)。）熱損失忽略不計(jì)。2121lntttttm 211tTt 1

42、22tTt 返回12:16:1595T2t1t2T1dTdtdAAt t2 t1Tt返回12:16:15961）也適用于并流）也適用于并流 T2t1t2T1A t2 t1111tTt 222tTt 返回12:16:15972）較大溫差記為）較大溫差記為 t1，較小溫差記為，較小溫差記為 t2；3）當(dāng)）當(dāng) t1/ t22，則可用算術(shù)平均值代替，則可用算術(shù)平均值代替2/ )(21tttm 21tttm 4）當(dāng)）當(dāng) t1 t2返回12:16:1598mmtt 流型）流型）,(RPf 1221ttTTR 冷流體溫升冷流體溫升熱流體溫降熱流體溫降1112tTttP 兩流體初溫差兩流體初溫差冷流體溫升冷流

43、體溫升mt ：逆流時的平均溫度差：逆流時的平均溫度差2、錯流、折流時的、錯流、折流時的mt 返回12:16:15994.4.4 4.4.4 壁溫的計(jì)算壁溫的計(jì)算穩(wěn)態(tài)傳熱穩(wěn)態(tài)傳熱 221111AttAbtTATTtKAQwmWwWm 11AQTTW mWWAbQTt 22AQttW 1 大，即大，即b/ Am小，熱阻小，小，熱阻小，tW=TW返回12:16:1510021 )()(tTTTWW TW接近于接近于T，即，即 大熱阻小側(cè)流體的溫度大熱阻小側(cè)流體的溫度。 3兩側(cè)有污垢兩側(cè)有污垢 2221111)1(1)1(ARttAbtTARTTtKAQwmWwWm 2當(dāng)當(dāng)tW=TW，得，得 2211

44、/1/1AAtTTTWW 返回12:16:15101一、傳熱效率一、傳熱效率maxQQ最最大大可可能能傳傳熱熱速速率率實(shí)實(shí)際際傳傳熱熱速速率率傳傳熱熱效效率率 最大可能傳熱速率：換熱器中可能發(fā)生最大溫差最大可能傳熱速率：換熱器中可能發(fā)生最大溫差 變化的傳熱速率。變化的傳熱速率。理論上最大的溫差：理論上最大的溫差：11tT 4.4.5 4.4.5 傳熱效率傳熱單元數(shù)法傳熱效率傳熱單元數(shù)法返回12:16:15102熱容流量：熱容流量：mscp 由熱量衡算得最小值流體可獲得較大的溫度變化由熱量衡算得最小值流體可獲得較大的溫度變化最小值流體：最小值流體： 熱容流量最小的流體為最小值流體。熱容流量最小的

45、流體為最小值流體。)()(12222111ttcmTTcmQpsps min1s1)(m pspcmc 當(dāng)當(dāng)1121111121111)()(tTTTtTcmTTcmpsps 返回12:16:15103min2s2)(m pspcmc 當(dāng)當(dāng)1112112212222)()(tTtttTcmttcmpsps 二、傳熱單元數(shù)二、傳熱單元數(shù)dAtTKdtcmdTcmdQpsps)(2211 返回12:16:15104 ApsTTcmKdAtTdT01121傳熱單元數(shù)：傳熱單元數(shù)：11211psmcmKAtTTNTU 傳熱單元數(shù)的意義：熱流體溫度的變化相當(dāng)于傳熱單元數(shù)的意義：熱流體溫度的變化相當(dāng)于 平

46、均溫度差的倍數(shù)。平均溫度差的倍數(shù)。22122psmcmKAtttNTU 同理：同理：返回12:16:16105三、傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系三、傳熱效率與傳熱單元數(shù)的關(guān)系根據(jù)熱量衡算和傳熱速率方程導(dǎo)出：根據(jù)熱量衡算和傳熱速率方程導(dǎo)出：min1s1)(m pspcmc 2211R1Cpspscmcm 111pscmKANTU 11211tTTT 逆流：逆流：并流：并流：)1(exp)1(exp1111111RRRCNTUCCNTU 11111)1(exp1RRCCNTU 返回12:16:16106逆流：逆流：并流：并流：)1(exp)1(exp1222222RRRCNTUCCNTU 22221)

47、1(exp1RRCCNTU min2s2)(m pspcmc 1122R2Cpspscmcm 222pscmKANTU 11122tTtt 繪圖繪圖 ),(RiiiCNTUf 返回12:16:161074.4.6 4.4.6 傳熱計(jì)算示例傳熱計(jì)算示例 例題：用例題：用120 C的飽和水蒸汽將流量為的飽和水蒸汽將流量為36m3/h的的某稀溶液在雙管程列管換熱器中從溫度為某稀溶液在雙管程列管換熱器中從溫度為80 C上升到上升到95 C，每程有直徑為，每程有直徑為 252.5mm管子管子30根，且以管根，且以管外表面積為基準(zhǔn)外表面積為基準(zhǔn)K=2800 W/m2. C，蒸汽側(cè)污垢熱阻，蒸汽側(cè)污垢熱阻和

48、管壁熱阻可忽略不計(jì)。求：和管壁熱阻可忽略不計(jì)。求：（1）換熱器所需的管長；）換熱器所需的管長；（2）操作一年后，由于污垢積累，溶液側(cè)的污垢系）操作一年后，由于污垢積累，溶液側(cè)的污垢系數(shù)增加了數(shù)增加了0.00009m2. C/W，若維持溶液原流量及進(jìn)口，若維持溶液原流量及進(jìn)口溫度，其出口溫度為多少？若又保證溶液原出口溫度，溫度，其出口溫度為多少？若又保證溶液原出口溫度，可采取什么措施？（定性說明）可采取什么措施？（定性說明） 溶液的溶液的 =1000kg/m3；cp=4.2kJ/kg. C。返回12:16:161084.5 4.5 熱輻射熱輻射4.5.1 4.5.1 基本概念基本概念4.5.2

49、4.5.2 物體的輻射能力物體的輻射能力4.5.3 4.5.3 兩固體間的相互輻射兩固體間的相互輻射4.5.4 4.5.4 高溫高溫設(shè)備及管道的熱損失設(shè)備及管道的熱損失返回12:16:161094.5.1 4.5.1 基本概念基本概念1. 輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的過程。輻射：物體通過電磁波來傳遞能量的過程。2. 熱輻射：物體由于熱的原因以電磁波的形式向熱輻射：物體由于熱的原因以電磁波的形式向 外發(fā)射能量的過程。外發(fā)射能量的過程。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 能量傳遞的同時還伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換；能量傳遞的同時還伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換； 不需要任何介質(zhì)。不需要任何介質(zhì)。返回12:16:16110QRQD

50、QANQ能量守恒定律：能量守恒定律：DRAQQQQ 式中式中 吸收率；吸收率； 反射率；反射率； 穿透率穿透率。 AQQ ARQQ RDQQ D1 DRA 3. 熱輻射對物體的作用熱輻射對物體的作用總能量總能量Q；被物體吸收；被物體吸收QA ；被反射；被反射QR ；穿過物體；穿過物體QD 返回12:16:16111 黑體：黑體：1A白體（鏡體）：白體（鏡體）：1R透熱體透熱體：1 DA,R,D = f(物體性質(zhì)、溫度、表面、輻射波長）物體性質(zhì)、溫度、表面、輻射波長）灰體灰體：指能以相同的吸收率吸收所有波長指能以相同的吸收率吸收所有波長 的輻射能的物體。的輻射能的物體。固體、液體：固體、液體：

51、D=0 R+A=1氣體：氣體： R=0 A+D=1返回12:16:161124.5.2 4.5.2 物體的輻射能力物體的輻射能力 物體在一定溫度下，單位表面積，單位時間內(nèi)所物體在一定溫度下，單位表面積，單位時間內(nèi)所發(fā)射的發(fā)射的全部輻射能（波長從全部輻射能（波長從0到到 ），W/m2。 物體的單色輻射能力：物體在一定溫度下，發(fā)射物體的單色輻射能力：物體在一定溫度下，發(fā)射某種波長某種波長的能力；以的能力；以E 表示表示，單位，單位W/m3。輻射能與單色輻射能的關(guān)系：輻射能與單色輻射能的關(guān)系： dEE 01/5102 TcecE 普朗克定律普朗克定律返回12:16:16113Km104387. 1m

52、W10743. 3222161 cc其中其中式中式中 0黑體輻射常數(shù)，黑體輻射常數(shù)，=5.67 10-8W/(m2 .K4)； C0黑體輻射系數(shù)，黑體輻射系數(shù)，=5.67W/(m2 .K4)斯蒂芬斯蒂芬-波爾茨曼定律波爾茨曼定律一、黑體一、黑體404000)100(TCTdEEo 四次方定律表明，熱輻射對溫度特別敏感。四次方定律表明，熱輻射對溫度特別敏感。返回12:16:16114 二、二、 實(shí)際物體實(shí)際物體物體的黑度：物體的黑度： 0EE T2A1 A2=1對灰體對灰體:011EAEQ 熱交換達(dá)到平衡時熱交換達(dá)到平衡時 T1=T2,Q=0011EAE 011EAE 任意物體任意物體:0EAE

53、 E1E0（1-A1）E0A1E0 灰體灰體 黑體黑體 克?；舴蚨煽讼；舴蚨煞祷?2:16:16116結(jié)論：結(jié)論：（1）任何物體的發(fā)射能力與吸收率的比值均相同，）任何物體的發(fā)射能力與吸收率的比值均相同，且等于同溫度下絕對黑體的發(fā)射能力。物體的發(fā)射且等于同溫度下絕對黑體的發(fā)射能力。物體的發(fā)射能力越強(qiáng)，其吸收率越大。能力越強(qiáng)，其吸收率越大。（2）A= 即同溫度下，物體的吸收率與黑度在數(shù)值上相即同溫度下，物體的吸收率與黑度在數(shù)值上相等。等。（），（），即在任何溫度下，各種，即在任何溫度下，各種物體中以絕對黑體的物體中以絕對黑體的發(fā)射能力為最大。發(fā)射能力為最大。返回12:16:16117一、兩無限

54、大平行灰體壁面間的相互輻射一、兩無限大平行灰體壁面間的相互輻射4.5.3 4.5.3 兩固體間的相互輻射兩固體間的相互輻射返回12:16:161182121EEq 2121211221AAAAEAEAq 設(shè)設(shè) T1 T2E1、E21、2面在溫度面在溫度T1 、T2下的發(fā)射能下的發(fā)射能力；力；E1、E21、2面發(fā)射的總能量。面發(fā)射的總能量。12222111)1()1(EAEEEAEE 兩平面間單位面積的輻射熱量：兩平面間單位面積的輻射熱量：返回12:16:16119)100()100(111424121021TTCq 021210211111111CCCCC 令：令：將將221142022410

55、11)100()100( AATCETCE代入：代入：總發(fā)射系數(shù)總發(fā)射系數(shù)返回12:16:16120)100()100(4241211221TTACQ 式中式中 A平面的傳熱面積；平面的傳熱面積； 1-2角系數(shù)角系數(shù)(物體物體1發(fā)射輻射能被發(fā)射輻射能被2攔截分率攔截分率)。兩平面的面積有限時：兩平面的面積有限時：)100()100(42412121TTACQ 返回12:16:16121二、一物體被另一物體包圍時的輻射二、一物體被另一物體包圍時的輻射1 )11(11)11(12211221121OoCCAACAACC 返回12:16:16122討論：討論：1）很大的物體）很大的物體2包住物體包住

56、物體1：0121CC 2）物體）物體2恰好包住物體恰好包住物體1：11121021 CC3）情況）情況1和和2間的情況：間的情況：)11(12211021 AACCA=A1A=A1A=A1返回12:16:16123三、影響輻射傳熱的因素三、影響輻射傳熱的因素1. 溫度的影響溫度的影響 T4 ， 低溫時可忽略，高溫時可能成為主要方式低溫時可忽略，高溫時可能成為主要方式2. 幾何位置的影響幾何位置的影響3. 表面黑度的影響表面黑度的影響 ，可通過改變黑度的大小強(qiáng)化或減小輻射傳熱。，可通過改變黑度的大小強(qiáng)化或減小輻射傳熱。4. 輻射表面間介質(zhì)的影響輻射表面間介質(zhì)的影響 減小輻射散熱，在兩換熱面加遮熱

57、板（黑度較小的熱減小輻射散熱，在兩換熱面加遮熱板（黑度較小的熱屏）。屏）。返回12:16:161244.5.4 4.5.4 高溫高溫設(shè)備及管道的熱損失設(shè)備及管道的熱損失對流散熱：對流散熱： )(ttAQWWCC 輻射散熱：輻射散熱： 4421)100()100(TTACQWWR 令令 =1 )()100()100(4421ttAttttTTACQWWRWWWWR 總熱損失：總熱損失： )()()(ttAttAQQQWWTWWRCRC 式中式中 T對流對流-輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)，輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)，W/(m2.K)。 返回12:16:16125(1)空氣自然對流，當(dāng)空氣自然對流，當(dāng)tW150 C時時平

58、壁保溫層外平壁保溫層外)(07. 08 . 9ttWT )(052. 04 . 9ttWT (2) 空氣沿粗糙壁面強(qiáng)制對流空氣沿粗糙壁面強(qiáng)制對流空氣速度空氣速度u5m/s時時 返回12:16:161264.6 4.6 換熱器換熱器4.6.1 4.6.1 換熱器的分類換熱器的分類4.6.2 4.6.2 間壁式換熱器的類型間壁式換熱器的類型4.6.3 4.6.3 列管換熱器的選用列管換熱器的選用4.6.4 4.6.4 傳熱的強(qiáng)化措施傳熱的強(qiáng)化措施4.6.5 4.6.5 新型的換熱設(shè)備新型的換熱設(shè)備返回12:16:161274.6.1 4.6.1 換熱器的分類換熱器的分類按用途分類：按用途分類： 加

59、熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器按冷熱流體熱量交換方式分類：按冷熱流體熱量交換方式分類：混合式、蓄熱式和間壁式混合式、蓄熱式和間壁式主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1. 根據(jù)工藝要求，選擇適當(dāng)?shù)膿Q熱器類型；根據(jù)工藝要求，選擇適當(dāng)?shù)膿Q熱器類型；2. 通過計(jì)算選擇合適的換熱器規(guī)格。通過計(jì)算選擇合適的換熱器規(guī)格。返回12:16:161284.6.2 4.6.2 間壁式換熱器的類型間壁式換熱器的類型一、夾套換熱器一、夾套換熱器返回12:16:16129二、蛇管換熱器二、蛇管換熱器1. 沉浸式沉浸式強(qiáng)化措施：可減少管外空間；容器內(nèi)加攪拌器強(qiáng)化措施：可減少管外空間；容器內(nèi)加攪

60、拌器。返回12:16:161302. 噴淋式噴淋式返回12:16:16131 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；便于耐腐蝕；管內(nèi)能耐高優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；便于耐腐蝕；管內(nèi)能耐高壓；管外壓；管外 比沉浸式大。比沉浸式大。 缺點(diǎn)：冷卻水噴淋不均勻影響傳熱效果；只缺點(diǎn)：冷卻水噴淋不均勻影響傳熱效果；只能安裝在室外，占地面積大。能安裝在室外，占地面積大。返回12:16:17132三、套管換熱器三、套管換熱器返回12:16:17133四、列管換熱器四、列管換熱器1. . 固定管板式換熱器固定管板式換熱器2. 有補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器有補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器3. 浮頭式換熱器浮頭式換熱器4. U U型管式換熱器型管式換熱器