【文章內(nèi)容簡介】 沸騰曲線： Δt ~α 、 q 關(guān)系 Δt =twts P213 圖 442 Δt較小 (≤5℃) 輕微過熱 自然對流 α 、 q 較低 Δt=5 ~ 25℃ 氣泡 核心 Δt↑ 氣泡 ↑ 脫離 擾動 α 、 q 急升 核狀沸騰或泡狀沸騰 Δt25℃ 氣泡大量產(chǎn)生 ， 脫離慢， 成片， 蒸汽膜 ， λ 小 ， 膜狀沸騰 臨界點 c ， α 、 q↓ ， 全部氣膜覆蓋 Δt↑ α 、 q基本不變， 輻射熱影響 ↑ 工業(yè)上控制核狀沸騰 燒毀點 實測 影響沸騰傳熱的因素 P215 a 液體性質(zhì) λ ρ μ σ ， λ 、 ρ ↑→ α ↑ ， μ 、 σ ↑→ α ↓ b Δt 曲線 c 操作壓強 p↑ t s↑ → σ ↓ μ ↓ → α ↑ d 加熱表面 材料 粗糙度 ,清潔 新的 α 高 ,有油 α ↓, 粗糙 核心 ↑ 有利 沸騰傳熱系數(shù)的計算 核狀 α = Z(Δt) Δt=twts R=p/ pc Δt=q /α → α = 應(yīng)用條件 pc3000kpa R= ~ 大容積 式 4100 P214 ? ? 10 0 4 1 10CpZ R R R????? ? ??????????? ? .3 8 1Ciep R R D LqqS????? ?131111PrlVpWnqgCtCrr?????????????????例１管內(nèi)強制湍流時對流傳熱系數(shù)的計算 列管式換熱器由 38根 φ 25mm?，苯在管內(nèi)流動，由 20℃ 被加熱到 80℃ ，苯的流量 ， 外殼中通入水蒸汽進行加熱，試求管壁對苯的對流傳熱系數(shù)，又問當(dāng)苯的流量提高一倍，給熱系數(shù)有何變化？ 解：苯在平均溫度 tm=(20+80)/2=50℃ 下的物性可由附錄查得： ρ =860kg/m3,Cp=(),μ =, λ = W/() 加熱管內(nèi)苯的流速為 u= 4Q/(π d2n)=()/(??38)= m/s Re=duρ /μ =(??860)/ ?103 = 3096010000 Pr= Cpμ /λ =(?103)??103/= Pr160 符合公式應(yīng)用條件，故 α = ??(30960)?() =1272 W/() 若忽略定性溫度的變化，當(dāng)苯的流量增加一倍時，對流傳熱系數(shù) α ’= 1272?=2215 W/() 例 2冷凝傳熱系數(shù)的計算 常壓蒸汽在單根圓管外冷凝，管外徑 d=100mm， 管長 L=1500mm， 壁溫維持在 98℃ ，試求：（ 1）管子垂直放置時整個圓管的平均對流傳熱系數(shù)；（ 2）水平放 置的平均對流傳熱系數(shù)。 解： 在膜溫（ 100+98） /2=99℃ 時，冷凝液有關(guān)物性（常壓下 )為 : ρ =,μ =?,λ = W/(),Ts=100,r=2258 kJ/kg 1） 先假定液膜為層流，則 α 垂直 =（ ρ 2grλ 3/μ LΔt） 1/4 =?{[()2??()3?2258?103]/ [?105?1500?(10098)]}1/4=?104 W/() 驗算液膜是否為層流： Re=4α 垂直 LΔt/(rμ ) =4??104??2/(2258?103??105)=1962022假設(shè)正確。 2） α 水平 =(ρ 2grλ 3/dμΔt） 1/4 α 水平 /α 垂直 =(L/d) 1/4=?() 1/4= 故水平放置是平均對流傳熱系數(shù)為： α 水平 =??104=?104 W/() 輻射傳熱 概念和定律 電磁波形式 —熱 —熱輻射 輻射 —吸收能量 高溫 —?低溫 直線傳播 相互照見 A（ 吸收 ） + R（ 反射 ） + D（ 透過 ） =1 P217 圖 433 1 概念 A=1 黑體 全部吸收； R=1 鏡體 全部反射； D=1 透熱體 全部透過 固體與液體 D=0 A+R=1； 氣體 R=0 A+D=1 灰體 A+R=1 A與波長無關(guān) 吸收率相同 Q QR QD QA 2 斯蒂芬 —波爾茲曼定律 P218 E 輻射能力 W/m2 普朗克定律 發(fā)射強度 ? ? 相同溫度 T 下 λ ↑ E從 0→ Max→ 0， 相同 λ 下 T↑ E↑ ? T 不同 溫度下 ~ 10μ m ， 曲線下面積 發(fā)射能力 E ? ——斯蒂芬 —波爾茲曼定律 ? σ 0 = ?108 W/() 發(fā)射常數(shù) ? C0 = W/() 發(fā)射系數(shù) ? ? 發(fā)射率 /黑度 ， ? 50 1002,e xp 1dE cIIcdT?????????? ?????440 0 0 100TE T C? ????????400,100T E CECEC???? ? ?????40 100TEC? ??????? 3. 克?；舴蚨? P220 圖 434 （ 下頁 ） q = E1 – A1E0 傳熱平衡 凈 q = 0 E1/A1 = E2/A2 = E0—— f(T) = σ 0T4 E =ε E0 及 E/A = E0 則 A = ε = E/E0 P220 Q QR QD QA A1E0 1灰體 2 E1 E0 (1A1)E0 1 2 1 2 E1 R2E1 R1R2E1 R12R2E2 R12R22E1 E2 R1E2 R1R2E2 R1R22E1 R12R22E2 R13R22E2 黑體 兩固體間的輻射傳熱 兩固體間的輻射傳熱： P221 圖 43 36 q12 = E1A2(1+R1R2+R12R22+… ) E2A1 (1+R1R2+R12R22+… ) (1+R1R2+R12R22+… )=1/(1 R1R2 ) 無窮級數(shù) E1 =ε 1C0(T1/100)4 E2 =ε 2C0(T2/100)4 A1 =ε 1 A2 =ε 2代入 Ф角系數(shù) Ф查表 例 1 ? ? ? ?1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1121 2 1 2 1 2 1 21 1 1 1E A E A E A E A E A E AqR R A A A A A A?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?4400 121 2 1 21 2 1 2,1 1 1 1100 10011CC TTqC? ? ? ?????? ? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???4 4 4 41 2 1 21 2 1 2 1 21 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0T T T TQ C A C A?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?輻射情況 面積 A 角系數(shù) Ф 總輻射系數(shù) C12 備注 1 極大的兩平行面 A1或 A2 1 C0/(1/ε 1 + 1/ε 2 –1) 2 面積有限的兩相等的平行面 A1 1 ε 1 ε 2 C0 Ф查圖P223 3 任意形狀、大小并任意放置的兩物體 A1 1 ε 1 ε 2 C0 Ф查圖 4 很大的物體 2包住物體 1 A1 1 ε 1 C0 （ A1 /A2 =0） 如外圍物體為黑體、插入管路的溫度計 5 物體 2恰好包住物體 1 A1 1 C0/(1/ε 1 + 1/ε 2 –1) 室內(nèi)的散熱體、加熱爐中的被加熱 6 在 5之間 A1 1 C0/[1/ε 1 + A1 /A2 （ 1/ε 2 –1)] 物體、同心圓球或無限長的同心圓筒之間的輻射 例 1遮熱板的作用 室內(nèi)有一高為 ， 寬為 1m的鑄鐵爐門，表面溫度為 600℃ ，室溫為 27℃ ，試求： (1)爐門輻射散熱的熱流量；（ 2）若在爐門前很近距離平行放置一塊同樣大小的鋁質(zhì)遮熱板（已氧化），爐門與遮熱板的輻射熱流量為多少？ 解：由表查得鑄鐵黑度 ε 1=， 鋁的黑度 ε 3= 1） 此時爐門為四壁包圍， A1/A2≈0 則 Q12=ε 1A1C0[(T1/100)4(T2/100)4] =?1???[(873/100) 4(300/100) 4] =?104 W=12700 W 2） 因爐門與遮熱板相距很近，兩者的輻射熱流量可以近似地由下式計算， 設(shè)鋁板溫度為 T3， 則 Q13=A1C13[(T1/100)4(T3/100)4]/(1/ε 1+1/ε 31) =??[(873/100) 4( T3/100) 4]/(1/+1/) 遮熱板與四周墻壁的輻射熱流量仍可用下式求?。? Q32=ε 3A3C0[(T3/100)4(T2/100)4] =???[(T3/100)4(300/100) 4] 在定態(tài)條件下 : Q13 =Q32可求出 T3=733K Q13= Q32 = ???()=1193 W 下降 (Q12Q13) / Q12?100%=% 此結(jié)果說明放置遮熱板是減少爐門熱損失的有效措施。 對流和輻射的聯(lián)合傳熱 設(shè)備熱損失的計算 P232 對流和輻射形式散失熱 ——隔熱保溫 對流 Qc = α cAw(twt)。 輻射 QR = C12Aw[(Tw/100)4(T/100)4] = α RAw(twt) Ф= 1 Q = Qc + QR = (α c+ α R)Aw(twt) = α TAw(twt) α T —聯(lián)合傳熱系數(shù) W/m2K 有保溫層時，空氣自然對流： 平壁保溫層外 α T = + (twt) tw ? 150℃ 管或圓筒壁外 α T = + (twt) tw ? 150℃ 有保溫層時，空氣沿粗糙面強制對流： u ≤ 5m/s , α T = + u ； u ＞ 5m/s, α T = 例 2：求保溫層厚度 ? b↗ q L ↙ 操作費 ↙ 但 b↗ 投資 ↗ 4 412100 100WRWT TCtt? ????? ????? ????????????壁溫的估算 P252 求 α 知 μ w —? tw ( Tw ) 求 Q = αTAw(tw – t) αT = f(tw – t) 情況 1： 管內(nèi)外流體平均溫度 t2與 t1已知，則計算平均 tw ， 在 t2與 t1之間設(shè) tw(粗略地認(rèn)為 內(nèi)外壁溫相同 ) —? α α 1 ? K1 ? tw 校