第六章传热复习

第六章传热复习一、传热的三种方式1、热传导固体内部传热、静止或层流流体内部传热均属于热传导。导热传热规律：傅立叶定律。dxdtqdxdtAQ或揭示：导热传热时单位时间通过某一面积为A的等温面所传递的热量（传热速率）与传热面积及该等温面在传热方向上的温度梯度成正比。tAttAQ21xδxtRtAttQ/21平壁定态传热圆筒壁定态传热ur1r2L阻力推动力RtAttQm/212、对流给热)(WTTq)(ttqW流体被冷却流体被加热遵循牛顿冷却定律给热系数是核心。2.1无相变的对流给热自然对流强制对流重点掌握低粘度强制湍流时对流给热系数的关联式bdPrRe023.08.0湍b=0.4流体被加热；b=0.3流体被冷却。α∝2.08.0du∝8.18.0dqV流速对提高对流给系数比管径因素显著2.2有相变的对流给热系数蒸汽冷凝41)(64.00dL垂直水平圆管外蒸汽冷凝：水平放置与垂直放置的给热系数的比较沸腾给热沸腾给热过程的特点：沸腾曲线。通常α的大小顺序：W/m2℃α气,自然对流5~10α气,强制对流10~100α液,自然对流50~1000α液,强制对流500~104α蒸汽冷凝103~3×104α液体沸腾103~6×104例1若传热温差推动力增加一倍，试求下列条件下传热速率是原来的多少倍？①圆管内强制湍流；②大容积自然对流；③大容积饱和核状沸腾；④蒸汽膜状冷凝(层流)解：①α与Δt无关，②α∝，③α∝Δt2.5，④α∝，4.0~3.08.0PrRe023.0d2'''ttqq31~81t52.2~18.2'''ttqq3.11''5.3ttqq41t68.1''43ttqq3热辐射过程特点：①T0K的物体都辐射，温度越高越重要②无须传递介质3.1黑体的辐射能力理论物理的研究表明，黑体的辐射能力，即单位时间、单位黑体表面向外辐射的全部波长的总能量Eb，w/m2。服从斯蒂芬-波尔兹曼定律：黑体的辐射能力与绝对温度的四次方成正比。即Eb∝(绝对温度)4，亦称四次方定律。40)100(TCEb黑体辐射系数C0=5.67W/m2K4表明辐射传热对温度十分敏感3.2.实际物体辐射能力一定温度下，实际物体的辐射能力表示为E，其恒小于同温度下的黑体辐射能力。将实际物体辐射能力与黑体辐射能力的差别用黑度表示：黑度黑体辐射能力实际物体辐射能力bEE40)100(TCEEb得：ε影响因素：表面温度，物体种类，表面状况3.3灰体的辐射能力和吸收能力定义：灰体—吸收率与波长无关的理想物体,a(λ)=常数克希荷夫定律a=ε表明：（1）同温度下，灰体的吸收率等于黑度。（2）善辐射者善吸收。二、间壁传热过程计算总热量衡算：定态条件下，Q热,放=Q冷,吸+Q损失Q损失不计时，无相变时qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1)MN间壁传热过程及温度分布具体过程：热流体将热量以对流给热方式传给间壁；间壁以热传导方式将热量从一端传向另一端；间壁再将热量以对流给热方式传给冷流体因此，间壁传热过程是由热流体对流传热+间壁导热+冷流体对流传热三个串联传热过程组成的。在MN截面上，温度随传热距离的变化（温度分布）情况可由下图表示：从整体上看，在MN截面上传热的本质特征为：Tt即温度T的热流体将热量传递给冷流体。过程特征方程)(tTKdAdQqK——过程总传热系数，W/m2.K假定条件：①定态,Q损失不计②qm1Cp1,qm2Cp2,K沿传热面不变③冷、热流体无相变化④轴向导热可忽略1传热速率和传热系数只有平壁才有K1=K2212111111ddddKm221212111mddddK以内壁面为基准以外壁面为基准(较常用)注意：实际考虑污垢：2211111RRK)1()1(12221211RddddRKm平壁：圆管（以圆直管的外表面为计算基准）dQ=K1dA1(T-t)=K2dA2(T-t)任一传热截面通过微元面积为dA的传热速率的计算公式为212111111ddddKm221212111mddddK以内壁面为基准以外壁面为基准(较常用)21111平壁K21111K2传热阻力控制问题新管子,或除垢后,R1=R2=0,λ金属大壁δ薄,如λ钢=45W/m·K,取δ=1.5mmλ/δ=3×104W/m2·K,δ/λ≈0，则：①K比α1、α2中较小的一个α还小②当α1α2，则K≈α2强化传热须从α小的一侧入手③壁温计算：∵δ/λ≈0，∴TW=tW结论：壁温总是接近α值大或热阻小的一边流体温度)()(21ttTTqww212111RRtTTTWW例1α值对K的影响无污垢时,α1α2KK/K原2050019.2α1加倍4050037.01.93α2加倍20100019.61.0221111K结论：强化换热器的传热能力时，增大给热系数较小的一方流体的给热能力比增大给热系数较大的一方流体的给热能力更有效。mtKAQ3、传热基本方程式掌握：计算传热系数K；计算传热面积A；计算冷凝水用量；计算冷热流体的进出口温度。三、换热器重点掌握管是换热器，特别是管壳时换热器。