《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(diǎn)難點(diǎn)4-4 傳熱計(jì)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(jì)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(jì)算公式傳熱問(wèn)題分析與操作型計(jì)算4-4 傳熱計(jì)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(dòng)，油和水的進(jìn)出口溫度分別為110，20及80，45，對(duì)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(zhǎng)度？（2）過(guò)了一段時(shí)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(shí)的污垢熱阻；4-4 傳熱計(jì)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(duì)其對(duì)流傳熱系數(shù)影響不大；若水的流量加倍，水的對(duì)流傳熱系數(shù)水u0.8,冷熱流體的出口溫度將變?yōu)槎嗌?？若將換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(zhǎng)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(jì)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(duì)流傳熱系數(shù)為2=1000W/(m2, )，已測(cè)得冷卻水進(jìn)、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(duì)流傳熱系數(shù)為2=2000W/(m2, ).已測(cè)得冷熱流體進(jìn)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(shí)，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(jì)算習(xí)題1、某無(wú)相變逆流傳熱過(guò)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(wú)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(wú)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(wú)垢層時(shí)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(jìn)出口溫度t1,t2,T1,T2相等時(shí)，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(jìn)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(gè)特點(diǎn)？2、熱射線的波長(zhǎng)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(shí)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(xiě)出它們的表達(dá)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(diǎn)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(shí)由內(nèi)能轉(zhuǎn)換為輻射能，吸收時(shí)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(zhǎng)范圍：理論上為0范圍，波長(zhǎng)在0.1100m之間。熱射線波長(zhǎng)范圍：0.1-20，包含紫外線和紅外線的一部分及全部可見(jiàn)光包含在熱射線中的：紫外線：0.1-0.4；可見(jiàn)光： 0.4-0.8 ；紅外線：0.8-20（2）熱射線的特點(diǎn)：包含的光的種類(lèi)，波長(zhǎng)和傳遞特點(diǎn)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(shí)際意義的波長(zhǎng)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(guò)相互輻射和吸收進(jìn)行的熱量傳輸過(guò)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(wèn)：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(lái)的輻射能全部吸收例如無(wú)光澤的黑煤外界投射到物體上的輻射能全部透過(guò)物體例如一般的單原子氣體和對(duì)稱(chēng)的雙原子氣體物體能將外界投射來(lái)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(duì)白體（5）透熱體4-6 輻射傳熱1、基本概念氣體：對(duì)熱輻射幾乎不能反射，即：R=0，對(duì)稱(chēng)的雙原子氣體、純凈空氣，可認(rèn)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(zhǎng)范圍的輻射能的物體特點(diǎn)A不隨輻射線的波長(zhǎng)而變灰體是不透熱體，即A+R=1,D=0例如：固體、液體：對(duì)輻射能的吸收只在物體表面薄層內(nèi)進(jìn)行，可認(rèn)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(shí)間內(nèi)所發(fā)射的全部波長(zhǎng)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(zhǎng)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(wèn)：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(shí)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