【正文】 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 162 。 相同溫度條件下，逆流時(shí)的平均溫壓總是比順流時(shí)的大。 ? 換熱器的的類型 –表面式換熱器 –混合式換熱器 –回?zé)崾綋Q熱器 ? 表面式換熱器的的換熱量 Q= K F（ t1 – t2 ） = K F⊿ tm （ W） 其中： ⊿ tm —— 冷熱流體的沿途平均溫壓。 只需減小其中最大的局部熱阻 削弱傳熱 削弱傳熱就是減弱傳熱效果，即增大傳熱熱阻。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 154 某些常用材料的黑度 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 155 輻射換熱 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 156 第五節(jié) 傳熱與換熱器 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 157 傳熱過程與傳熱系數(shù) 02121 )( RttttKq ffff?????傳熱過程與傳熱系數(shù) 熱量由熱流體通過固體壁面?zhèn)鬟f給冷流體的過程叫做傳熱過程。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 152 ?黑度 ? ：一般物體的輻射力與黑體輻射力的比值稱為該物體的黑度，以 ? 表示。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 151 斯蒂芬－玻爾茲曼定律 ?黑體的輻射力 E0與黑體的絕對(duì)溫度 T的四次方成正比，即 20400 /W,1 0 0 mEETCE ?????????C0稱為黑體輻射系數(shù)，其值為 【 W/(m2 ?輻射換熱與導(dǎo)熱和對(duì)流換熱不同，輻射換熱進(jìn)行時(shí)，參與換熱的物體相互之間不需要接觸。 ?任何物體，因?yàn)樗臏囟瓤偸歉哂诮^對(duì)零度，因此都具有向外放出輻射能的本領(lǐng)。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 147 第四節(jié) 輻射換熱 ?熱輻射的基本概念 ? 物體對(duì)外發(fā)射電磁波的過程叫做 輻射 ? 只有波長(zhǎng)為 ?m到1000?m的電磁波才具有較顯著的熱效應(yīng)，稱之為“熱射線”，熱輻射是這種熱射線的傳播過程。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 143 影響對(duì)流換熱強(qiáng)度的主要因素 流動(dòng)發(fā)生的原因 （ 自由流動(dòng) 受迫流動(dòng) ） 自由流動(dòng) 受迫流動(dòng) 密度不同 泵與風(fēng)機(jī) 流體的流動(dòng)狀況 （ 層流 紊流 ） 用 雷諾數(shù) Re來判定 Re 2300 層流 Re 1?104 紊流 ??? d?Re層流 紊流 受迫流動(dòng)換熱強(qiáng)度 大于 自由流動(dòng) 紊流 (湍流 )換熱強(qiáng)度 大于 層流 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 144 流體的物理性質(zhì) 密度 粘度 導(dǎo)熱系數(shù) 定壓比熱 換熱表面的形狀、大小和布置 膜式 肋片 鰭片 錯(cuò)列 順列 流體集態(tài)的變化 凝結(jié)、沸騰 凝結(jié)換熱 或 沸騰換熱 大于 非相變的對(duì)流 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 145 對(duì)流換熱情況 ? W/(m2?℃ ) 空氣自由流動(dòng) 5 ~ 50 空氣管內(nèi)受迫流動(dòng) 25 ~ 500 水作自由流動(dòng) 100 ~ 500 水作受迫流動(dòng) 250 ~ 15000 水發(fā)生沸騰 2500 ~ 25000 水發(fā)生凝結(jié) 5000 ~ 100000 幾種情況下的對(duì)流放熱系數(shù)的大致數(shù)值 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 146 ?放熱系數(shù)的確定 ? 不同情況下放熱系數(shù)的數(shù)值可以相差很大。℃ ) ? 放熱系數(shù) ? 表示流體和固體壁面之間的換熱強(qiáng)度 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 142 ?影響對(duì)流換熱強(qiáng)度的主要因素 對(duì)流換熱，熱量的傳遞總是和流體的流動(dòng)聯(lián)系在一起，因此使這類問題大為復(fù)雜化。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 137 強(qiáng)迫對(duì)流換熱例子 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 138 自然對(duì)流換熱例子（一） 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 139 自然對(duì)流換熱例子（二） 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 140 自然對(duì)流換熱例子（三） 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 141 ?牛頓冷卻定律 ? 對(duì)流換熱量 Q 與換熱表面積 F 以及固體壁面和流體之間的溫度差 ( tw tf ) 成正比。這一過程既包括流體各部分因發(fā)生相對(duì)位移所引起的熱量轉(zhuǎn)移（對(duì)流作用），同時(shí)也包括流體分子之間的導(dǎo)熱作用，其總的結(jié)果稱為“對(duì)流換熱”。 導(dǎo)熱系數(shù) ? ????????急劇雜質(zhì)：很大金屬水、甘油例外）：較小液體：很小氣體。 dxdtq??? W/(m ?傅立葉定律表示為： dxdtFQ ??? λ－ 導(dǎo)熱系數(shù)， W/(m 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 125 第二節(jié) 導(dǎo)熱 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 126 導(dǎo)熱 ：物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，依靠分子、原子、自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞。 對(duì)流換熱 ：流體和它所接觸的固體壁面之間的熱量傳遞方式。 ? 火電廠的生產(chǎn)過程，很多是和傳熱過程密切相聯(lián)系的。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 121 朗肯循環(huán) —現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力裝置 的 基本 循環(huán) 實(shí)際中對(duì)朗肯循環(huán)做 改進(jìn) 回?zé)嵫h(huán) +再熱循環(huán) 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 122 第二章 傳熱學(xué)基礎(chǔ) 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 123 ? 傳熱學(xué)是研究熱能傳遞規(guī)律的學(xué)科。 發(fā)展方向 ：不易提高 540555℃ 提高初溫 t1 ?????? 211 xTT t ，?2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 119 降低終壓可以降低 平均放熱溫度 ，從而提高效率 限制 ： 環(huán)境溫度 (真空如何形成 ?)； 循環(huán)泵電耗 ?全廠經(jīng)濟(jì)性 (凝汽器中的乏汽壓力，即汽輪機(jī)背壓 ) 降低終壓 p2 ????? tTp ?222022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 120 朗肯循環(huán)由于工質(zhì)的平均吸熱溫度比循環(huán)的最高溫度低得多，因而其循環(huán)熱效率低。21213121hhhhhhhht ???????2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 116 ?提高朗肯循環(huán)熱效率的途徑 ? 提高初溫、初壓； ? 降低背壓。 ? 朗肯循環(huán)的組成 實(shí)現(xiàn)朗肯循環(huán)所需的熱力設(shè)備包括：鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、給水泵等。 ? 卡諾循環(huán)的熱效率 1212112212 1)()(11TTssTssTqqtc ?????????2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 111 ? 卡諾定理 ? 卡諾循環(huán)的熱效率僅取決于熱源溫度 T1和冷源溫度 T2而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)， T1愈高、 T2愈低時(shí)，熱效率愈高； ? 任何熱能動(dòng)力裝置的循環(huán)效率都不可能達(dá)到 100%； ? 當(dāng) T2=T1時(shí)，卡諾循環(huán)的熱效率等于零，這說明，只有單一熱源的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)是不可能存在的。（如右圖所示） 每一個(gè)循環(huán)熱機(jī)所作的凈功為： 012210 ??? ba 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 109 ? 循環(huán)的熱效率 若工質(zhì)經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛?q1而向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛?︱ q2︱ ，則 根據(jù)熱力學(xué)第一定律： 則循環(huán)的 熱效率 ： ? ? 0du0021 wwduqq ?? ???1212110 1qqqqqqwt ??????2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 110 ?卡諾循環(huán) ? 卡諾循環(huán)是在一定溫度界限內(nèi)熱效率最高的循環(huán)，它是由兩個(gè)可逆的定溫過程和兩個(gè)可逆的絕熱過程組成的。 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 106 熱力過程 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 107 熱力循環(huán) 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 108 ? 循環(huán)及其熱效率 ? 循環(huán)： 工質(zhì)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一連串的狀態(tài)變化，而重新回到原來的狀態(tài)，工質(zhì)所經(jīng)歷的這些熱力過程的綜合，稱為熱力循環(huán)，簡(jiǎn)稱 循環(huán) 。 ? 絕熱節(jié)流在 hs 圖上表示 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 103 第十節(jié) 熱力學(xué)第二定律 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 104 熱力學(xué)基本定律 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 105 ? 熱力學(xué)第二定律的表述 ?克勞修斯說法： 熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體。 注： βc = pc / p1 2022年 4月 14日星期四 動(dòng)力工程－熱工基礎(chǔ) 101 4. 絕熱節(jié)流 ?節(jié)流： 流體在管道中流動(dòng)時(shí)，如果流經(jīng)閥門、擋板、孔板等障礙物，流體則產(chǎn)生渦流和摩擦，即產(chǎn)生局部阻力損失，因而引起壓力顯著下降，這種現(xiàn)象，稱為節(jié)流。 212122 )(21 hhcc ???2022年 4月 14日星