【正文】 熱傳導(dǎo)的條件：當(dāng)物體內(nèi)部或兩個(gè)直接接觸的物體之間存在著溫度差 。 不良導(dǎo)體的固體和大部分液體：依靠原子 、 分子碰撞傳遞熱量 。 對(duì)流類型： ① 強(qiáng)制對(duì)流 ：流體的運(yùn)動(dòng)是由于受到外力的作用 (如風(fēng)機(jī) 、 水泵或其它外界壓力等 )所引起； ② 自然對(duì)流： 流體的運(yùn)動(dòng)是由于流體內(nèi)部冷 、 熱部分的 密度不同而引起 工程中通常將流體和固體壁面之間的傳熱稱為對(duì)流傳熱 。 特點(diǎn)：兩物體不相接觸 ， 也不需任何介質(zhì) 。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可耐高溫，但設(shè)備體積大，兩種流體有一定的混合。 熱流密度 （ 熱通量 ） q： 是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位傳熱面積的熱量 。 非穩(wěn)態(tài)傳熱：在傳熱過程中物系各點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化 。 t =f(x， ?) 非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)：溫度場(chǎng)內(nèi)如果各點(diǎn)溫度隨時(shí)間而改變。 溫度梯度 指 ： 沿等溫面法線方向的溫度變化率 方向：沿溫度增高方向?yàn)檎?，且與等溫面垂直 一維的溫度場(chǎng) ， 溫度梯度可表示為 l im0ttg r a d tn nn?????? ??dtgradtdx?2. 傅立葉定律 傅立葉定律是熱傳導(dǎo)的基本定律 ， 它表示熱傳導(dǎo)的速率與溫度梯度和垂直于熱流方向的導(dǎo)熱面積成正比 。 λ ：表征物質(zhì)的導(dǎo)熱能力的大小 ， 是物質(zhì)的物性參數(shù) ， W/（ m λ =f(種類 (固 、 液 、 氣 )、 組成 、 結(jié)構(gòu) 、 溫度 、 壓力 ） λ ：實(shí)驗(yàn)測(cè)定 。 3. 氣體的導(dǎo)熱系數(shù) λ =f(T）， t ↑, λ ↑ 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小 ， 故對(duì)導(dǎo)熱不利 ， 但對(duì)保溫有利 。K)/W （重點(diǎn)） dxdtSQ ????? ?? 210 ttb dtSQ d x ?積分：)( 12 ttbSQ ??? ?得：RtSbtt ?????21結(jié)論： ① Q正比于 Δ t， 反比于熱阻 R ② R=b/λ S b↑ ， R↑ 。℃ ） 。℃ ） ；最外層為建筑磚 ， 厚度 b3=240mm， 導(dǎo)熱系數(shù) λ 3=（ m 解 t3為保溫磚與建筑磚的界面溫度 ， t4為建筑磚的外側(cè)溫度 。 LrLrrrttrrLQ????22ln)())((212122112????變形：121221ln))((SSbSStt????1212lnSSSSS m??對(duì)數(shù)平均面積：mSbtt?21?? 2. 多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 以三層圓筒壁為例 ?！?。 問題：與流體流動(dòng)狀況是否相關(guān) 對(duì)流與流體流動(dòng)狀況密切相關(guān) 湍動(dòng)程度越高，對(duì)流的傳熱速率越大。 由于流體 λ 較小 ， 熱阻較大 。 1圖41 4 平壁兩側(cè)對(duì)流傳熱時(shí)沿?zé)崃鞣较虻臏囟确植记闆rT wTt wttsQ ?? ?St?1??KmW 2/：對(duì)流傳熱膜系數(shù)，?牛頓冷卻定律 說明 ： 實(shí)驗(yàn)定律； 對(duì)壁面兩側(cè)流體（冷、熱），均適用； 熱流體： )( whh TTSQ ?? ?STThw?1??)( ttSQ wcc ?? ?冷流體 ： Sttcw?1??α 是計(jì)算關(guān)鍵，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 對(duì)流傳熱機(jī)理簡(jiǎn)介 熱邊界層的概念 熱邊界層 近壁處，流體溫度 顯著變化的區(qū)域 δ1tyu t wtt ∞t39。 總傳熱速率方程和總傳熱系數(shù) 1 總傳熱速率方程 mtKSQ ??、總傳熱速率方程：1K：總傳熱系數(shù)， W/m2K 注意 ： K與 S相對(duì)應(yīng)，同選 Si、 Sm或 So oommii SKSKSK ??2 總傳熱系數(shù) 獲取方法： ① 選取經(jīng)驗(yàn)值 P229 ② 實(shí)驗(yàn)測(cè)定 K值； Q S Δ tm→K ③ 計(jì)算 。 圓筒壁： So≠Si≠Sm， SO=πdOL， Si=πdiL， Sm=πdmL。 ? 流體變溫 th tc1 tc2 th1 tc th2 (a ) (b) 一側(cè)流體變溫時(shí)的溫差變化 ? 一側(cè)流體恒溫另一側(cè)流體變溫 tTt ???(1)流動(dòng)型式 并流：換熱的兩種流體以相同的方向流動(dòng) 。 當(dāng) Δt1/Δt22： 算術(shù)平均值 Δtm = (Δt1+Δt2)/2 ① 當(dāng)一側(cè)變溫另一側(cè)流體恒溫：并流或逆流的平均溫度差相等； ② 當(dāng)兩側(cè)流體變溫傳熱：并流和逆流時(shí)的平均溫度差則不同 。 解 并流： 250→180 100→160 ℃ 150 20 逆流： 250→180 160←100 ℃ 90 80 逆流操作時(shí)，因 Δ t1/Δ t2=90/802，可以用算術(shù)平均值， Δ tm = (Δ t1+Δ t2)/2=(90+80)/2=85℃ 當(dāng)兩種流體的進(jìn) 、 出口溫度皆已確定時(shí) ， 逆流時(shí)的平均溫度差比并流時(shí)大 。 殼程 :管外的流程 ,殼程流體 。 一、 傳熱效率 m a x??最大傳熱量實(shí)際傳熱量?T1 T2 t1 t2 實(shí)際傳熱量 ： mPccPhh tKSttcWTTcWQ ?????? )()( 1221最大傳熱量 ： 換熱器某一端達(dá)到傳熱平衡 (兩流體溫度相等 )， 傳熱過程結(jié)束，傳熱量達(dá)到最大值。 例：水 強(qiáng)制對(duì)流， 蒸汽冷凝 KmW 2/10000250 ?：?KmW 2/150005000 ?：?2) 流體的物理性質(zhì) ρ 、 Cp、 λ 、 μ 等； λ ： ρ ： CP： μ ： ?? ?? ,??? ?? , eRCmkJC P 03 ./,量：?jiǎn)挝惑w積流體的熱容??? ?? ，PC??? ?? ， eR3 流體的溫度 流體溫度對(duì)對(duì)流傳熱的影響表現(xiàn)在流體溫度與壁面溫度之差以及流體物性隨溫度的變化。 (5) 流體流動(dòng)的原因 強(qiáng)制對(duì)流 ， 外部機(jī)械作功， 一般流速較大， α 也 較大 。 若流體的體積膨脹系數(shù)為 β，則 ρ1與 ρ2的關(guān)系為 ρ1=ρ2(1+βΔt)， Δt= t2 t1。 ① 取流體的平均溫度 tm=（ t1+t2） /2 ② 取壁面的平均溫度 tm =tw ③ 取流體與壁面的平均溫度 (膜溫 ) tm=(tw+t)/2 （ 4） 準(zhǔn)數(shù)中的物理量單位要一致 流體無相變時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 強(qiáng)制對(duì)流傳熱和自然對(duì)流 。（設(shè)水在平均溫度下的物性參數(shù)為 3/9 9 6 mkg?? CkgKJC P 0./?sPa . 3???? Cmw 0/??2． 流體在管外強(qiáng)制對(duì)流 P252 1)流體 橫向 流過 管束 . 管束的排列：錯(cuò)列 、 直列 α 錯(cuò)列 ＞ α 直列 ?Nu ?Nu 2） 流體在換熱器的管間流動(dòng) P253 折流板 的存在使殼程流體的流動(dòng)方向不斷改變 ， 較小 Re（ Re=100），即可達(dá)到湍流 T1 T2 t1 t2 作用 ： 缺點(diǎn) ： 提高湍動(dòng)程度， ↑ α ， 強(qiáng)化傳熱； 另外，加固、支撐殼體。 (1) 蒸汽冷凝的兩種方式 ① 膜狀冷凝： 冷凝液能夠潤(rùn)濕壁面 ， 在壁面上形成一層完整 的液膜 。 定性溫度： t=(ts+tw)/2( 膜溫 ） 。 沸騰產(chǎn)生的條件 t1＞ ts 過熱度指液體主體溫度 t1與液體飽和溫度之差 ts 。 CDE段，膜狀沸騰區(qū) ，當(dāng) Δ t增大到一定程度，汽泡產(chǎn)生速度大于脫離的速度，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比液體小的多，使傳熱困難，對(duì)流傳熱系數(shù) α 下降 。 用冷卻水冷卻某有機(jī)物 ， 冷卻水在管內(nèi)流動(dòng) ， 進(jìn)口溫度為 15℃ ， 出口溫度為 30℃ 。 ?? ??hkg /4000 1 .9 / ( )kJ kg K?2/( )W m K?2/( )W m K? 壁溫的計(jì)算 ①實(shí)測(cè)；②估算；③計(jì)算 問題：穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)， 壁溫接近于哪側(cè)流體的溫度 ?！?，水沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù) ao=10000W/(m2換熱器的管尺寸為 ?25 ，管子根數(shù)為 85根。試求：（ 1）總傳熱系數(shù)；（ 2）管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)；（ 3）殼程對(duì)流傳熱系數(shù)。 判斷 ： 熱輻射可穿越真空，但對(duì)流、熱傳導(dǎo)不能。（鏡體） 透熱體：能全部透過輻射能的物體 D=1。 ?? ??? dEE01 普朗克定律 的關(guān)系一定溫度下，黑體的 ?? ~bE1/512 ?????? Tcb ecE2161 107 4 wmc ???mkc 22 104 3 8 ???力為此溫度下黑體發(fā)射能連續(xù)變化，曲線下面積隨、 ??bE1)(2 TfE b ??、存在極值點(diǎn)、 ?bE32. 斯蒂芬 波爾茲曼定律 404 )1 0 0( TCTE b ?? ?428 / KmW????420 / KmWc ?黑體發(fā)射系數(shù)：例 某黑體初始溫度為 20℃ ， 后升溫至 600℃ ， 問其前后輻射能力的變化 。 實(shí)際物體的輻射能力 4b0E 100TEC?? ??? ? ? ?