【正文】 山東輕工業(yè)學(xué)院 42 傳熱速率微分式 傳熱溫差：推動力 1 1 2 211s p s pm m c m c?? ()d T tdQm???1 1 2 211s p s pd T d tdQm c m c????1111dd 1psspdTQTmCmc? ? ? ?2222dd 1psspdtQtmCmc? ? ??tTtTAmK???? )(dd熱流放出的熱量 冷流吸收的熱量 令 AtTKQ d)(d ??逆流傳熱微分式 dl dA T t 221spdtmc????1 1 2 2()11s p s pd T tm c m c????mtTAtTK )(dd)( ????山東輕工業(yè)學(xué)院 43 傳熱溫差：推動力 兩邊積分 ? ?2 11 20ddTtAtTTtm K ATt??????????1 22 11 ln tTmKA tT???12111psTTQmC?? 21221psttQmC??? ? ? ?1221ttTTmQ? ? ??? ? ? ?12211 22 1lnttTTQ K AtTtT? ? ????? ? ? ?1221 121 212 12l n l nmttTT tttttTT? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ?1212 121 112 22l n l nmttTT tttttTT? ? ? ? ? ?? ? ???根據(jù)換熱器總熱量衡算式 兩式相減 同理推出并流對數(shù)平均傳熱溫差計算式 mQ KA t??山東輕工業(yè)學(xué)院 44 逆流和并流傳熱的平均溫差的特點 T T t t2 一定時 ， 逆流平均溫差大于并流平均溫差 。 錯流： 兩種流體的流向垂直交叉?？捎梢阎? ? 1和 NTU1， 查圖得到 CR1 。 特點： 液膜成為壁面與蒸汽間傳熱的主要熱阻 。 大容積沸騰 傳熱過程的機理 沸騰機理： 汽泡生成 、 長大 、 脫離并上升至液體表面 。 臨界點： 從核狀沸騰到膜狀沸騰的轉(zhuǎn)折點 C稱為臨界點。 3．沸騰傳熱的影響因素和強化措施 有相變時的 ?比無相變時的 ?大得多，熱阻主要集中在無相變一側(cè)流體，此時有相變一側(cè)流體的 ?只需近似計算。例如表面拋光的銅 ， 反射率 R=。 E — W/m2 山東輕工業(yè)學(xué)院 76 黑度 ?： 灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比 0EE??4400 100100 ??????????????? TCTCEE ??黑度表示實際物體接近黑體的程度， ?1。1239。 ????????????????????????42412121 1 001 00AQTTC ?山東輕工業(yè)學(xué)院 85 ]4)100 2(4)100 1[(2121 1 TTCAQ ????]4)1 0 02(4)1 0 01[(212112 1 TTCA ????????若 T2＞ T1 )0121(111)121(110212121CCAACAACC????????? 對被包圍體，角系數(shù) ?1 =1 ，總發(fā)射系數(shù)為 外圍物體為黑體或被包圍體很小 1 2 1 1 0C C C?? ??山東輕工業(yè)學(xué)院 86 兩固體間的輻射傳熱 A， ? 和 C12 的計算方法 序號 輻射情況 面積 A 角系數(shù) ? 總輻射系數(shù) C12 1 面積極大相距很 近的兩平行面 A1或 A2 1 2 面積有限且大小相等的兩平行面 A1 ＜ 1 3 很大的物體 2包住物體 1 A1 1 4 物體 2恰好包住物體 1， A1=A2 A1 1 5 界于 4兩種情況之間 A1 1 ?????? ?? 111210 ??C?????? ?? 111210 ??C???????????? ?? 11122110 ?? AAC021 C??01C?山東輕工業(yè)學(xué)院 87 若金屬平板溫度分別為 T1，外界溫度 T2 ，當(dāng) T1＞ T2， 其間的熱損失， 4 . 減少熱輻射損失的方法－ 設(shè)置熱屏 ????????????????????????42432323 100100AQTTC ?????????????????????????43413131 100100AQTTC ?而 ，由此可求得 T3 ，再求出 2331 ?? ?31Q?????????????????????????42412121 1 001 00AQTTC ?為減小熱損失，可在中間加一塊黑度較小的熱屏作為遮熱擋板，減少輻射散熱量。 若換熱器中無折流擋板 ， 殼程流體沿管外作平行流動 ， 則可按圓管內(nèi)強制對流公式計算 。 H — 取垂直管或板的高度 。 （ 4） 蒸汽過熱的影響 蒸汽溫度高于操作壓力下的飽和溫度 時稱為過熱蒸汽。 故壁面上粗糙處汽泡生成的條件是 凹縫尺寸滿足上式條件即可能成為汽化核心； ?t =tw ts ?， pv pl?， R ?； 提高壁溫 tw， 壁面上更小的凹縫成為汽化核心 ， 無汽化核心則小氣泡不會產(chǎn)生 。 2111??twtwtT ???若間壁兩側(cè)流體的平均溫度分別為 T 和 t， 給熱系數(shù)分別為 α1 和 α2 ， 則有 )()()( 2211 twtAwtTwAbwTTAQ m ?????? ???。 冷凝傳熱的影響因素 及強化措施 山東輕工業(yè)學(xué)院 100 由于液體中存在表面張力作用 ， 汽泡形成 、 長大需從周圍液體吸收能量 ， 要求汽泡內(nèi)的壓力 pv 必須大于汽泡外的壓力 pl， 且內(nèi)外壓差 pv pl 與表面張力相平衡 ， 即 ??? RppR lv 2)(2 ??pv ,tv pl ,tl ps ,ts 壓力差 ?R2(pvpl) 表面張力 2?R ? pl pv R 大容積沸騰 傳熱過程的機理 理論上，液體沸騰時沸點溫度應(yīng)等于液體所處壓力下的飽和溫度，即 t沸 = ts 山東輕工業(yè)學(xué)院 101 大容積 沸騰傳熱過程的機理 忽略液相壓力 ， 若 pl = ps， tl =ts ， 液體沸騰 ， 但由于 pv pl， tv tl =ts ， 所以汽泡外液體的溫度必須過熱 ， 才可滿足溫差 。 (3) 流體物性影響： ①冷凝液 ????，則液膜厚度越小 ?????；冷凝液 ????? ② 冷凝潛熱 r?，同樣的熱負荷 Q下冷凝液量小，則液膜 厚度越小 ?????。 如果管束的總管數(shù)為 N， 則管束校正系數(shù)為 蒸汽在水平管束外冷凝的平均給熱系數(shù)： 142300 .7 2 5 rgdt??? ???? ?????mmk???16mmkN??? ????m 為垂直列數(shù) ， 其值與總管數(shù) N 和管束放臵方位有關(guān) 。 (4) 殼程給熱系數(shù)的計算要考慮具體的結(jié)構(gòu)型式。239。2139。K 4) ； C0=108σ0 41 0 00040 ???????? TCTE ?黑體的發(fā)射能力 斯蒂芬 波爾茨曼定律 StefanBoltzmann 黑體的輻射能力與絕對溫度的四次方成正比 。例如沒有光澤的黑墨表面 ， 吸收率 A=~。 （ 4）加熱面的狀況 加熱面越粗糙，提供汽化核心多，越有利于傳熱。 膜狀沸騰： ?t250?C時 ， 汽泡迅速形成并結(jié)合成汽膜覆蓋在加熱壁面上 ， 產(chǎn)生穩(wěn)定的膜狀沸騰 。 管內(nèi)沸騰： 液體在管內(nèi)流動過程中受熱沸騰 。 流動方向上的 當(dāng)量直徑 由管排列方式?jīng)Q定： 山東輕工業(yè)學(xué)院 65 提高對流傳熱系數(shù)的途徑 ??? ? 提高殼程 u???，但 hf?u2， hf??； 加強殼程的湍動程度，如加折流擋板或添加物。 山東輕工業(yè)學(xué)院 52 傳熱單元數(shù) 1 1 2 2 ()s p s pd Q m c d T m c d t K T t d A? ? ? ? ? ?11spdT KdAT t m c???對熱流體而言的傳熱單元數(shù) 111201 spTAd T K d AN T U TT t m c? ? ????11121 spmTT KANTUt m c????22212 spmtt KANTUt m c????對冷流體而言的傳熱單元數(shù) K為常數(shù)， T t =Δtm 山東輕工業(yè)學(xué)院 53 理論基礎(chǔ)： 傳熱速率方程和熱量衡算方程 1 1 1 2 2 2 2 1( ) ( )s p s pQ m c T T m c t t? ? ? ?1 2 2 11221( ) ( )lnmT t T tQ KA KAt TtTt? ? ?? ? ???ε — 傳熱單元數(shù)法 ? ? ? ?12211 22 1 21 1 1lnpsKA ttTTtTt m cT T T? ? ?? ???山東輕工業(yè)學(xué)院 54 ε — 傳熱單元數(shù)的關(guān)系 ? ? ? ?? ? ? ?122 1 2 11 1 2 11 2 1 1 2 1111 2 1 22 1 1 21111111111t t t t TTt t tTtT ttT T T TT T T TttT T T TttTT? ? ???? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ??1121112 22ppsRsmCttCmCTT????? ?1 111l n 11 R RC NT UC? ?? ??? ? ?? ?111111 e xp 1e xp 1RR RN T CUN T CCU????????? ?? ?222 2 21 e xp 1e xp 1RRRN T CUNTC U C??????????以熱流體為基準的溫變比和熱容流量比 以熱流體為基準的傳熱效率 對冷流體逆流可得 ? ? ? ?12 211 2 2 12 1 2 1 21 1 1 1 1l n 1ppssK A K AttTTt t tTt m c m cT T T T T? ? ??? ??? ? ???? ? ???變換： 121 1TTtT????山東輕工業(yè)學(xué)院 55 傳熱單元數(shù)法 ? 需同時確定 T2 和 t2： CR1 和 NTU1 可計算得出，求出 ?1 后由定義式可求 T2， 再由 CR1 求 t2。 注意： 采用逆流代替并流雖節(jié)省了加熱劑 ， 但其平均溫差就未必仍比并流的大 。 12121 1 1ssbRRK ? ? ?? ? ? ? ?提高 K值的途徑 山東輕工業(yè)學(xué)院 38