《化工原理》第十五講

1、第十五講主要內(nèi)容第四章 傳熱重點難點4-4 傳熱計算習(xí)題4-6 輻射傳熱一、基本概念和定律二、兩固體間的輻射傳熱1、傳熱計算習(xí)題2、輻射傳熱的概念和基本定律3、兩固體間的輻射傳熱計算公式傳熱問題分析與操作型計算4-4 傳熱計算課堂練習(xí)例題4-1、用水冷卻某種油，換熱器為由100根管子組成的單程列管換熱器，規(guī)格為25x2.5mm，水走管內(nèi)（管程或管方），油走管外（殼程或殼方），油水逆流流動，油和水的進出口溫度分別為110，20及80，45，對流傳熱系數(shù)分別為500W/(m2.)，1000W/(m2.) 。水的流量為33000kg/h，恒壓熱容為4.187kJ/(kg.),忽略管壁和污垢熱阻，求：

2、（1）所需要的換熱器的面積及換熱器的長度？（2）過了一段時間后，由于污垢熱阻的出現(xiàn)冷流體的出口溫度降為40，求此時的污垢熱阻；4-4 傳熱計算課堂練習(xí)（5）若油的流量加倍，冷熱流體的出口溫度變?yōu)槎嗌伲考僭O(shè)油的流量對其對流傳熱系數(shù)影響不大；若水的流量加倍，水的對流傳熱系數(shù)水u0.8,冷熱流體的出口溫度將變?yōu)槎嗌伲咳魧Q熱器由單程改為雙程，冷熱流體的出口溫度將變?yōu)槎嗌?？?）若換熱器長度不變，根數(shù)變?yōu)?00根，程數(shù)不變，其他條件也不變，求冷熱流體的出口溫度；（3）若改為并流，其他條件不變，冷熱流體的出口溫度為多少？4-4 傳熱計算習(xí)題1、有一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝給熱系數(shù)1=10000W/(m2,

3、)，冷卻水對流傳熱系數(shù)為2=1000W/(m2, )，已測得冷卻水進、出口溫度分別為t1=30,t2=35。如將冷卻水流量增加一倍，蒸汽冷凝量增加多少？已知蒸汽在飽和溫度100下冷凝。2、有一逆流操作的換熱器，熱流體為空氣， 1=100W/(m2, )，冷卻水走管內(nèi)，對流傳熱系數(shù)為2=2000W/(m2, ).已測得冷熱流體進出口溫度為t1=20,t2=85， T1=100,T2=70，管壁熱阻可以忽略。當(dāng)水流量增加一倍時，試求（1）水和空氣的出口溫度t2和T2；（2）熱流量Q比原熱流量Q增加多少？4-4 傳熱計算習(xí)題1、某無相變逆流傳熱過程，已知T1=60,t2=30,Whcph/Wccpc

4、=1,則tm= .2、用飽和蒸汽加熱冷流體（冷流體無相變），若保持加熱蒸汽壓降和冷流體t1不變，而增加冷流體流量Wc，則t2 ,Q ,K ，tm . （上升，下降，不變，不確定）3、冷熱流體在換熱器無相變逆流傳熱，換熱器用久后形成垢層，在同樣的操作條件下，與無垢層時相比，結(jié)垢換熱器的K ,tm ,t2 ,Q .（上升，下降，不變，不確定）4、冷熱流體的進出口溫度t1,t2,T1,T2相等時，tm并 tm逆（,=,104，物性的變化、管壁及垢層熱阻可忽略，試求新工況下，冷、熱流體的出口溫度。（冷、熱流體的進口溫度及熱流體的流量不變）。上升，下降，不定，不變100熱流體50冷流體125熱流體125

5、冷流體2007、推導(dǎo)兩固體間的輻射傳熱公式1、熱輻射有幾個特點？2、熱射線的波長范圍是多少？熱射線包括哪些電磁波？其主要成分是什么？3、如何定義黑體、白體、透熱體及灰體，并舉出實際例子。4、什么是物體的輻射能力和單色輻射能力？5、輻射傳熱的基本定律有哪些？并寫出它們的表達式和所揭示的內(nèi)容。6、灰體的黑度和吸收率有什么區(qū)別和聯(lián)系。4-6 輻射傳熱一、基本概念和定律（1）熱輻射高溫物體的熱能以電磁波的形式傳遞給低溫物體特 點不需要冷熱物體的直接接觸，也不需要中間介質(zhì)伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)換，即輻射時由內(nèi)能轉(zhuǎn)換為輻射能，吸收時由輻射能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能。一切溫度高于0K的物體都在不斷地向外發(fā)射輻射能，也在吸收周

6、圍物體發(fā)射到它表面上的輻射能。1、基本概念電 磁 輻 射 波 譜電磁波波長范圍：理論上為0范圍，波長在0.1100m之間。熱射線波長范圍：0.1-20，包含紫外線和紅外線的一部分及全部可見光包含在熱射線中的：紫外線：0.1-0.4；可見光： 0.4-0.8 ；紅外線：0.8-20（2）熱射線的特點：包含的光的種類，波長和傳遞特點4-6 輻射傳熱工程上的熱輻射集中在0.420微米的紅外線部分紅外線輻射，即具有實際意義的波長范圍。4-6 輻射傳熱1、基本概念輻射換熱是指物體之間通過相互輻射和吸收進行的熱量傳輸過程。輻射能的吸收、反射和透射能量守恒原理吸收率反射率透射率問：A、R、D的物理意義是什么

7、？4-6 輻射傳熱1、基本概念物體能將外界投射來的輻射能全部吸收例如無光澤的黑煤外界投射到物體上的輻射能全部透過物體例如一般的單原子氣體和對稱的雙原子氣體物體能將外界投射來的輻射能全部反射例如磨光的金屬表面（3）黑體（4）鏡體或絕對白體（5）透熱體4-6 輻射傳熱1、基本概念氣體：對熱輻射幾乎不能反射，即：R=0，對稱的雙原子氣體、純凈空氣，可認為其基本不吸收輻射能，即A0（6）灰體凡能以相同的吸收率且部分地吸收有0到所有波長范圍的輻射能的物體特點A不隨輻射線的波長而變灰體是不透熱體，即A+R=1,D=0例如：固體、液體：對輻射能的吸收只在物體表面薄層內(nèi)進行，可認為其透射率：D=04-6 輻射

8、傳熱1、基本概念（7）物體的輻射能力E物體在一定溫度下，單位面積、單位時間內(nèi)所發(fā)射的全部波長的總能量,W/m2表征物體發(fā)射能的本領(lǐng)（8）物體的單色輻射能力E相同條件下物體發(fā)射特定波長的能力4-6 輻射傳熱2、基本定律(1)、黑體輻射的基本定律普朗克定律注意：普朗克定律的物理意義4-6 輻射傳熱2、基本定律斯蒂芬玻爾茲曼定律四次方定律黑體輻射常數(shù)C0:黑體輻射系數(shù)問：斯蒂芬-波爾茲曼揭示了什么規(guī)律？斯蒂芬-波爾茲曼定律（四次方定律）或4-6 輻射傳熱2、基本定律(2)、灰體輻射的概念和基本定律灰體的輻射能力：將四次方定律推廣而得C:灰體的輻射系數(shù)，0CC0黑度（實際物體的發(fā)射率）同溫度下，灰體輻射能力與黑體輻射能力之比。的影響因素物體的性質(zhì)，表面狀