【正文】 CCAACAACC????????? 對(duì)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(jì)算方法 序號(hào) 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。 山東輕工業(yè)學(xué)院 88 ： 不同氣體發(fā)射能力不同： 對(duì)稱(chēng)雙原子 —— 透熱體； 不對(duì)稱(chēng)雙原子和多原子氣體 —— 有大的發(fā)射能力和吸收率 氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)具有選擇性： 固體能發(fā)射和吸收全部波長(zhǎng) 范圍的輻射能，氣體只在某波段具有吸收和發(fā)射能力； 氣體發(fā)射和吸收輻射能是在整個(gè)氣體體積內(nèi)進(jìn)行的： 灰體 的輻射和吸收發(fā)生在物體表面。 氣體熱輻射 山東輕工業(yè)學(xué)院 90 對(duì)于裝有圓缺型擋板時(shí) (割去直徑的 25% 所留下的部分 ) 的列管式換熱器，殼程給熱系數(shù)： 平行于管束流動(dòng) 220044etddd??????????Re = 2 103~2 106 時(shí) 定性溫度： 除 ?w 取壁溫外 ， 其余均取流體平均溫度； 特征尺寸 ：用當(dāng)量直徑 。 22004324ed t dd??????????0. 141/ 30. 55 ??????????wPrRedNu e ????正方形直列 正三角形錯(cuò)列 d0: 管外徑； t:相鄰管中心距 . 流動(dòng)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 91 換熱器殼程的傳熱 對(duì)于常用的列管式換熱器： (a) 圓盤(pán)形 (b) 分流形 (c) 弓形 (圓缺形 ) (1) 由于殼體是圓筒，管束中各排的管數(shù)不同。 (2) 殼體內(nèi)裝有折流擋板，流體先是橫掠管束流動(dòng)，當(dāng)繞過(guò)折流擋板時(shí)，則變?yōu)槠叫杏诠苁鲃?dòng)。 (3) 由于流速和流向的不斷變化， Re＞ 100 即可達(dá)到湍流。 (4) 殼程給熱系數(shù)的計(jì)算要考慮具體的結(jié)構(gòu)型式。 折流擋板分為圓形和圓缺形： 山東輕工業(yè)學(xué)院 92 換熱器殼程的傳熱 殼程流速 u ： 按管間最大流通截 面積 S計(jì)算，即 式中： D —— 換熱器外殼內(nèi)徑 ， m； h—— 兩折流擋板間距 ， m； nc—— 管束中心線上的管數(shù) 。 若換熱器中無(wú)折流擋板 ， 殼程流體沿管外作平行流動(dòng) ， 則可按圓管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流公式計(jì)算 。 特征尺寸采用殼程空間的當(dāng)量直徑 。 01 ( )codS h D h D n dt??? ? ? ?????提高給熱系數(shù)的途徑 山東輕工業(yè)學(xué)院 93 自然對(duì)流傳熱系數(shù) 大容積自然對(duì)流的給熱系數(shù)僅與 Gr 數(shù)和 Pr 數(shù)有關(guān) 大容積自然對(duì)流 ：傳熱面放臵在大空間內(nèi) ， 四周沒(méi)有阻礙自然對(duì)流的物體存在 ， 如換熱設(shè)備或管道的熱表面向周?chē)髿獾纳?、 無(wú)攪拌時(shí)釜內(nèi)液體的加熱 。 定性溫度： 取壁溫 tw 和流體平均溫度 tm 的算術(shù)平均值 ? ? nN u C G r P r??加熱面形狀 特征尺寸 (GrPr) 范圍 C n 水平圓管 外徑 d0 104~109 1/4 垂直管或板 高度 L 104~109 1/4 109~1012 1/3 C 和 n 的實(shí)驗(yàn)值 山東輕工業(yè)學(xué)院 94 膜狀冷凝給熱系數(shù) 蒸汽在水平單管及水平管束外冷凝 蒸汽在水平單管外冷凝時(shí) ， 冷凝液受重 力作用沿管周向下流動(dòng)并脫離管壁 。 單管平均給熱系數(shù)可用下式計(jì)算： 式中： α為水平單管的冷凝給熱系數(shù)； km 為管束校正系數(shù) 。 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) 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 95 膜狀冷凝給熱系數(shù) B 方位放臵時(shí)對(duì)角線上管列水平 ， 垂直列數(shù) 管束按三角形排列時(shí)的兩種放臵方位： 413Nm ??41213Nm ???A 方位放臵時(shí)對(duì)角線上管列垂直 ， 垂直列數(shù) A B 山東輕工業(yè)學(xué)院 96 膜狀冷凝給熱系數(shù) 蒸汽在垂直管或板側(cè)的冷凝 膜內(nèi)為層流 ， 則 λ、 ?、 ? — 分別為冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù) ， 密度和粘度； r — 冷凝潛熱 ， kJ/kg； ?t — 蒸汽飽和溫度 ts 與壁面 tw 之差 ， ℃ 。 H — 取垂直管或板的高度 。 14231 .1 3 rgHt??? ???? ?????定性溫度： 蒸汽冷凝潛熱 r 取飽和溫度 ts 下的值 ， 其余物性 參數(shù)取液膜平均溫度 (ts+tw)/2 下的值 。 ???? MSmbSueds44Re ????ms — 冷凝液質(zhì)量流量 ， kg/s； b — 浸潤(rùn)周邊長(zhǎng)度 ， m； M — 冷凝負(fù)荷 ， M=ms/b； S — 膜層流通截面積 ， m2； de — 液膜當(dāng)量直徑 ， m。 山東輕工業(yè)學(xué)院 97 膜狀冷凝給熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)形式 無(wú)因次冷凝給熱系數(shù) ， α* Re＞ 1800 時(shí) （ Kirkbride式 ） ： HMrbHrmAQt s??? ????132313g Re???????? ????1321323 Reg??????? ?????* 1 31 . 8 7 Re? ??14231 .1 3 grHt??? ???? ?????4/12324/1423244/132 ??????????????????????????????RegMgMrHHrg ?????????????? Re???則當(dāng) Re＜ 1800 時(shí)： 山東輕工業(yè)學(xué)院 98 冷凝傳熱的影響因素 及強(qiáng)化措施 (1) 不凝性氣體 隨可凝性蒸汽的冷凝，不凝性氣體將在液膜外側(cè)形成一層氣膜，蒸汽必須以擴(kuò)散的方式穿過(guò)氣膜到達(dá)液膜進(jìn)行冷凝，熱阻增大， α下降。 措施： 定期排放不凝性氣體。 (2) 冷凝液膜兩側(cè)的溫差 當(dāng)液膜作層流流動(dòng)時(shí)， ?t=ts－ tW，?t?，則蒸汽冷凝速率加大，液膜增厚 ??,??。 (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(fù)荷 Q下冷凝液量小，則液膜 厚度越小 ?????。所有物質(zhì)的蒸汽中，水蒸氣冷凝傳熱系數(shù)最大，故用水蒸氣為加熱劑， 水為冷卻劑。 （ 4） 蒸汽過(guò)熱的影響 蒸汽溫度高于操作壓力下的飽和溫度 時(shí)稱(chēng)為過(guò)熱蒸汽。 山東輕工業(yè)學(xué)院 99 tWts，壁面無(wú)冷凝現(xiàn)象，為無(wú)相變的對(duì)流傳熱 ； tWts，由兩個(gè)串聯(lián)的傳熱過(guò)程組成： 冷卻和冷凝 。冷凝的推動(dòng)力為 ?t=ts－ tW。 （ 5） 蒸汽的流速和流動(dòng)方向 蒸汽與液膜流向相同，加速液膜流動(dòng)，液膜變薄 ??,??； 流向相反，阻礙液膜流動(dòng)，使液膜變厚 ??,??；但 u??時(shí)，會(huì)吹散液膜， ??。 設(shè)計(jì)時(shí)，冷凝器蒸汽入口在上部，蒸汽與液膜同向， ?? （ 6） 冷凝面形狀及布置方式： 減小 δ 的最直接方法 —— 垂直壁面縱向開(kāi)槽；安裝翅片。 若水平布管：下部各排管的液膜增厚， α 減小，減小垂直方向的管排數(shù)目，將管束由直列改為錯(cuò)列。 冷凝傳熱的影響因素 及強(qiáng)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(zhǎng)大需從周?chē)后w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(guò)程的機(jī)理 理論上，液體沸騰時(shí)沸點(diǎn)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(guò)程的機(jī)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(guò)熱 ， 才可滿(mǎn)足溫差 。過(guò)熱度 tv ts， 貼壁處具有最大過(guò)熱度 tw ts， 液體的過(guò)熱度是新相 —— 小氣泡生成的必要條件 。 故壁面上粗糙處汽泡生成的條件是 凹縫尺寸滿(mǎn)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(wú)汽化核心則小氣泡不會(huì)產(chǎn)生 。 過(guò)熱度增大 ， 氣化核心數(shù)增多 。 lpvpR ???2pv ,tv pl ,tl ps ,ts 壓力差 ?R2(pvpl) 表面張力 2?R ? pl pv R 山東輕工業(yè)學(xué)院 102 壁溫的計(jì)算 金屬間壁有熱阻 ， 間壁兩側(cè)表面溫度不同 。 因金屬熱阻很小 ， 可忽略間壁溫度的差異 。 計(jì)算壁溫 tw時(shí) ， 若預(yù)先不知道給熱系數(shù) α1和 α2， 需試差 試差方法：假設(shè) tw， 計(jì)算兩個(gè)給熱系數(shù) α1和 α2 ， 進(jìn)而計(jì)算壁溫 ， 直至計(jì)算的壁溫和假設(shè)的壁溫相一致 。 假設(shè)壁溫時(shí)應(yīng)作粗略估計(jì) ， 溫差與熱阻成正比 ， 即壁溫接近給熱系數(shù)較大一側(cè)流體的溫度 。 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 ?????? ??