熱質(zhì)交換原理與設備-第一章

1、（第三版）熱質(zhì)交換(jiohun)原理與設備共二十八頁第一章 緒 論27-22022/7/28共二十八頁內(nèi) 容三種(sn zhn)傳遞現(xiàn)象的類比1.1熱質(zhì)交換(jiohun)設備的分類1.227-32022/7/28本課程的地位與作用1.3共二十八頁 1.1 三種(sn zhn)傳遞現(xiàn)象的類比 動量、熱量和質(zhì)量傳遞的實現(xiàn)方式：分子的微觀運動引起的分子擴散；旋渦(xunw)混合造成的流體微團宏觀運動引起的湍流傳遞流體系統(tǒng)中：速度梯度動量傳遞溫度梯度熱量傳遞濃度梯度質(zhì)量傳遞27-42022/7/28共二十八頁a）牛頓粘性(zhn xn)定律兩個作直線運動的流體層之間的切應力正比于垂直于運動方向(f

2、ngxing)的速度變化率，即:對于均質(zhì)不可壓縮流體，上式可改寫為：27-52022/7/28共二十八頁b）傅立葉定律(dngl) 在均勻的各向同性( xin tn xn)材料內(nèi)的一維溫度場中，通過導熱方式傳遞的熱量通量密度為： 對于恒定熱容量的流體，上式可改寫為： 27-62022/7/28共二十八頁c）斐克(Fick)定律(dngl) 在無總體(zngt)流動或靜止的雙組分混合物中，若組分A的質(zhì)量分數(shù)(或質(zhì)量份額)aA的分布為一維的，則通過分子擴散傳遞的組分A的質(zhì)量通量密度為： 對于混合物密度為常數(shù)的情況，上式可改寫為： DAB: 組分A在組分B中的擴散系數(shù)，m2/s;27-72022/7

3、/28共二十八頁匯總(huzng)動量傳遞公式表明：動量通量密度正比(zhngb)于動量濃度的變化率。能量傳遞公式表明：能量通量密度正比于能量濃度的變化率。質(zhì)量傳遞公式表明：組分A的質(zhì)量通量密度正比于組分A的質(zhì)量濃度的變化率。27-82022/7/28共二十八頁統(tǒng)一(tngy)公式:FD : 的通量密度；：單位體積(tj)的某種量；d/dy: 的變化率；C: 比例常數(shù)(擴散系數(shù))。質(zhì)量傳遞：FD =mA, = A, CDAB;動量傳遞：FD =, = u, C。能量傳遞：FD =q, = cpt, Ca;27-92022/7/28共二十八頁d）湍流傳遞(chund)性質(zhì) 湍流流動分子擴散傳遞宏

4、觀流體微團摻混也引起傳遞現(xiàn)象動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞湍流切應力湍流熱流密度湍流質(zhì)量通量密度27-102022/7/28共二十八頁 通常(tngchng)，充分發(fā)展湍流中，湍流傳遞系數(shù)遠遠大于分子傳遞系數(shù)。 總的效應(xioyng)27-112022/7/28共二十八頁分子傳遞系數(shù), a, DAB： 是物性，與溫度、壓力有關；通常(tngchng)各項同性。湍流傳遞系數(shù)t, at, DABt：不是物性，主要與流體流動(lidng)有關；通常各項異性。 兩種傳遞系數(shù)的比較27-122022/7/28共二十八頁1.2 熱質(zhì)交換設備(shbi)的分類 （1）按工作(gngzu)原理分類 間壁式(表面式

5、)直接接觸式（混合式）蓄熱式（回熱式、再生式）熱管式27-132022/7/28共二十八頁（2）按照(nzho)熱流體與冷流體流動方向分類 順流式逆流式叉流式 混合式27-142022/7/28共二十八頁順流(shn li)換熱器 27-152022/7/28共二十八頁逆流(nli)換熱器27-162022/7/28共二十八頁叉流換熱器 示意圖 兩種流體(lit)均不混合 一種流體(lit)混合另一種不混合 27-172022/7/28共二十八頁混流換熱器 (c) 總趨勢為逆流(nli)的混合流 (a)先順后逆的平行(pngxng)混流 (b) 先逆后順的串聯(lián)混流(d) 總趨勢為順流的混合流2

6、7-182022/7/28共二十八頁順流逆流27-192022/7/28共二十八頁螺旋(luxun)板式換熱器27-202022/7/28共二十八頁發(fā)生(fshng)相變時冷、熱流體的溫度變化圖(a) 冷凝器中的溫度變化；(b) 蒸發(fā)器中的溫度變化27-212022/7/28共二十八頁可作為純順流的實際工程(gngchng)中的混合流 27-222022/7/28共二十八頁（3）按用途(yngt)分類 表冷器 加熱器 預熱器 噴淋室 過熱器 冷凝器 蒸發(fā)器 加濕器 暖風機（4）按制造材料分類金屬材料 非金屬材料(石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷(toc)等）稀有金屬材料（鈦、鋯等） 27-23202

7、2/7/28共二十八頁1.3 本課程(kchng)的地位與作用 以冷凝器中的熱量傳遞(chund)過程為例 建筑環(huán)境與設備專業(yè)涉及大量能量轉換及能量交換，需要掌握相關能量轉換、交換知識及相應設備工作原理和設計知識。27-242022/7/28共二十八頁專業(yè)常見(chn jin)的設備型式與傳熱機理表名 稱型 式傳 熱 機 理表冷器間壁式對流導熱對流噴淋室直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸發(fā)器（鍋爐）間壁式輻射導熱兩相傳熱蒸發(fā)器（制冷）間壁式對流導熱蒸發(fā)過熱器間壁式輻射+對流導熱對流省煤器間壁式對流(輻射分額少)導熱對流空氣預熱器間壁式或蓄熱式對流導熱對流蒸汽噴射泵直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)冷凝器間壁式凝

8、結導熱對流冷卻塔直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加熱器間壁式凝結導熱對流熱水加熱器間壁式對流導熱對流除氧器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加濕器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)散熱器間壁式對流導熱對流+輻射暖風機間壁式對流（或凝結）導熱對流27-252022/7/28共二十八頁 本課程是將傳熱學流體力學工程熱力學供暖工程區(qū)域供熱工業(yè)通風空氣調(diào)節(jié)空調(diào)用制冷技術鍋爐及鍋爐房設備及燃氣燃燒等課程中牽涉到流體熱質(zhì)交換原理及相應設備的內(nèi)容抽出，經(jīng)綜合整理(zhngl)、充實加工而形成的一門課程。27-262022/7/28共二十八頁The End共二十八頁內(nèi)容摘要（第三版）。第一章 緒 論。2022/2/25。對于混合物密度為常數(shù)的情況，上式可改寫為：。DAB: 組分A在組分B中的擴散系數(shù)，m2/s。動量傳遞公式表明：動量通量密度正比于動量濃度的變化率。能量傳遞公式表明：能量通量密度正比于能量濃度的變化率。FD : 的通量密度。d/dy: 的變化率。分子傳遞系數(shù), a, DAB：。湍流傳遞系數(shù)t, at, DAB