【正文】 1 2 e f f 1 e f 21 1 2 2 2 11 2 1 211fq E EE R E E R ER R R R? ????????RA ??1A???????????????????????????424121021 100100111TTCq??單位時間內(nèi)兩壁面單位面積的 輻射傳熱量 為 40 1 00 ??????? TCE ?平壁壁面面積為 A，則輻射 傳熱速率 為 12TT?壁 1 壁 2 第四節(jié) 輻射傳熱 () () 兩個表面之間的輻射傳熱量與兩個表面時間的相對位置有很大的關系 兩個表面間的相對位置不同時，一個表面發(fā)出而落到另一個表面上的輻射能的百分數(shù)隨之而異，從而影響到傳熱量 定義：表面 1發(fā)出的輻射能中落到表面 2上的百分數(shù)稱為表面 1對表面 2的角系數(shù) 物體間的輻射傳熱受物體的形狀、大小和相互位置等的影響 第四節(jié) 輻射傳熱 幾種典型情況下的21 ?C 和21 ?? 值 序號 輻射情況 面積 A 角系數(shù)12?? 總輻射系數(shù)12C? 1 極大的兩平行面 1A 或2A 1 01211/1C?????????? 2 面積有限的兩相等的平行面 1A 1 1 2 0C?? 3 很大的物體 2 包住物體 1 1A 1 10C? 4 物體 2 恰好包住物體 1 ，21AA ? 1A 1 01211/1C?????????? 5 在 3 ， 4 兩種情況之間 1A 1 101 2 211/1ACA???? ???????????? 對于任。 4b041 4 1 71002 7 3 1 55 .6 7 5 .1 1 0 2 .0 1 0 W100TE A C A??????????? ? ? ? ? ????? 地球最大單色輻射能力時的波長 335m 10 10 10 m 10 μ m273 15T???? ? ? ? ??－ －－33 7m 10 10 10 m μ m5800T???? ? ? ? ?－ － －解：單位時間地球熱輻射的能量為： 太陽最大單色輻射能力時的波長 波長的變化 CO2 溫室效應 第四節(jié) 輻射傳熱 (三 )物體的輻射能力與吸收能力的關系 灰體 黑體 1 1 bq E A E??0?q熱平衡時 對任意灰體，有 12b112()EE E E f TA A A? ? ? ? ?透熱體 1T1E1A2TbEbA(＝ 1) 對壁面 1 ，熱量的收支差額為 兩壁面間輻射傳熱的熱通量， W/m2 21 TT ?1b1E EA ?第四節(jié) 輻射傳熱 () 灰體 黑體 bEAE?bEE? ???A克希霍夫定律 灰體的吸收率數(shù)值等于同溫度下該物體的黑度 )( 12211 TfEAEAEAEb ????? ?善于吸收的物體必善于輻射； 黑體的輻射能力最大。 材料 溫度 /oC 黑度 紅磚 耐火磚 鋼板（氧化的） 鋼板（磨光的） 鉛（氧化的） 鉛（磨光的） 銅（氧化的） 銅（磨光的） 鑄鐵（氧化的） 鑄鐵（磨光的） 20 － 200～ 600 940 ～ 1100 200 ～ 600 225 ～ 575 200 ～ 600 － 200 ～ 600 330 ～ 910 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 荒漠、旱地和絕大部分的林地的黑度近似為 ； 水、海灘、冰川的黑度約為 ； 人體無論是什么膚色黑度均為 。 工程上 （ 2）黑體的輻射能力 斯蒂芬 —— 波爾茨曼定律 四次方定律 （ 1）最大單色輻射能力的波長 3m 2 . 9 1 0T? ?? －常 數(shù) ＝第四節(jié) 輻射傳熱 () 4100 ??????? TCEbEE? ?01???40 1 00 ??????? TCE ?只要知道物體的黑度，就可求得該物體的輻射能力。K 4) 黑體的 輻射常數(shù) ，其值為 10－ 8 W/ (m2 鏡面反射 漫反射 表面粗糙度 第四節(jié) 輻射傳熱 物體的吸收率、反射率和穿透率的大小取決于 物體的性質(zhì) 、表面狀況 、 溫度和投射輻射的波長 。 ?若 D＝ 1，則表示落在物體上的輻射能將 全部穿透過去 ，這類物體稱為 絕對透明體或透熱體 。 ?若 R=1，則表示落在物體表面上的輻射能 全部被反射出去 。 電磁波譜 第 四 節(jié) 輻射傳熱 (二 )熱輻射對物體的作用 A R DQ Q Q Q? ? ?A R D 1Q Q Q Q? ? ?AQ AQ ?RQ RQ ?DQ DQ ?1??? DRA總能量 反射 吸收 穿透 物體對投射輻射的吸收率 反射率 穿透率 投射輻射 第四節(jié) 輻射傳熱 () () () ?若 A＝ 1，則表示落在物體表面上的輻射能 全部被物體吸收 ，這種物體稱為絕對 黑體 。 —— 輻射傳熱 熱平衡時，熱輻射存在，但輻射傳熱量為 0 第四節(jié) 輻射傳熱 一、輻射傳熱的基本概念 熱輻射的能力與溫度有關 ，隨著溫度的升高，熱輻射的作用將變得越加重要； 高溫時，熱輻射將起決定作用 。 (5)試分析影響對流傳熱系數(shù)的因素。 (2)簡述對流傳熱的機理、傳熱阻力的分布及強化傳熱的措施。 m in ( N T U )LH?第三節(jié) 對流傳熱 () () () 可根據(jù)傳熱速率方程和熱量衡算式導出 單程并流換熱器 ? ?RR1 e x p N T U 11cc?? ? ???????? ?? ?m inRm a xmpmpqcc qc? 兩流體的熱容量比 單程逆流換熱器 ? ?? ?RRR1 e xp N T U 11 e xp N T U 1ccc?? ? ??????? ? ?任一流體發(fā)生相變時 1 e x p ( N T U)? ? ? ?第三節(jié) 對流傳熱 () () () ? 根據(jù)換熱器的操作條件，計算傳熱系數(shù)； ? 計算傳熱單元數(shù) NTU和熱容量比 cR ； ? 根據(jù)換熱器中流體流動的形式和 NTU、 cR，計算或利用算圖查得相應的 ε ； ? 根據(jù)冷熱流體進口溫度等已知量，計算傳熱速率； ? 根據(jù)熱量衡算，求出冷熱流體的出口溫度。 第三節(jié) 對流傳熱 () 單殼程兩管程 1－ 2型 兩殼程四管程 2－ 4型 殼程 : 流體在殼體內(nèi)每通過一次為一殼程 管程 : 流體在管內(nèi)每通過一次為一管程 第三節(jié) 對流傳熱 溫度修正系數(shù)T??與換熱器內(nèi)流體溫度變化有關，對于不同的流動方式，用計算因數(shù) P 和 R 表示這種變化，則 ? ?RPfT ,??? 其中c 2 c 1h 1 c 1TTPTT????冷 流 體 的 溫 升兩 流 體 的 最 初 溫 差 冷流體的溫升熱流體的溫降????1221cchhTTTTR 第三節(jié) 對流傳熱 單殼程 兩殼程 第三節(jié) 對流傳熱 三殼程 錯流 第三節(jié) 對流傳熱 當換熱器出口溫度未知時，需通過反復試算 mQ K A T??傳熱單元數(shù)法（ NTU） 傳熱效率－傳熱單元數(shù)法（ εNTU） ε 意義：流體可用的熱量被利用的程度 m a x? ?實 際 傳 熱 量最 大 可 能 傳 熱 量(四 )傳熱單元數(shù) 第三節(jié) 對流傳熱 () 若換熱器的熱損失可以忽略，兩流體均無相變，則 實際傳熱量： ? ? ? ?c c c 2 c 1 h h h 1 h 2m p m pQ q c T T q c T T? ? ? ?最大可能傳熱量： ? ? ? ?m a x h 1 c 1m i nmpQ q c T T??理論上換熱器中可能達到的最大溫差 兩流體中最小的熱容流量 ? ?? ?h h h 1 h 2 h 1 h 2h h h 1 c 1 h 1 c 1mpmpq c T T TTq c T T T T?? ?????? ?? ?c c c 2 c 1 c 2 c 1c c h 1 c 1 h 1 c 1mpmpq c T T TTq c T T T T?? ?????熱流體的熱容流量較?。? 冷流體的熱容流量較小： ? ? ? ?m a x h 1 c 1m i nmpQ Q q c T T??? ? ?ε Qc2T h2T第三節(jié) 對流傳熱 () () ? ? ? ?c c c 2 c 1 h h h 1 h 2m p m pQ q c T T q c T T? ? ? ? ? ?h h h c c c h cd d d dm p m pQ q c T q c T K A T T? ? ? ? ?由換熱器的熱量衡算及總傳熱速率方程得 ch c cd dmpT KAT T q c?? 21 c 0h c cd dccTAT mpT KAT T q c????? ?c 2 c 1h c c cmpmTT KAT T q c? ??? ?c 2 c 1c h c c cN T U mpmTT KAT T q c????對于冷流體 : pcc當 K與 為常數(shù) 換熱器兩端溫差的對數(shù)平均值 以冷流體計的傳熱單元數(shù) : 以熱流體計的傳熱單元數(shù) : ? ?h 2 h 1h h c h hN T U mpmTT KAT T q c????傳熱單元數(shù)是溫度的函數(shù)，在數(shù)值上等于單位傳熱推動力引起流體溫度變化的大小，表明換熱器傳熱能力的強弱。mmTTT? ?? ? ?按逆流計算的對數(shù)平均溫差 溫度修正系數(shù)，無量綱 工程上采用折流和其他復雜流動的目的是 提高傳熱系數(shù)，其代價是使平均溫差減少 。 對于高溫換熱器，應避免采用逆流操作 逆流操作的缺點： 第三節(jié) 對流傳熱 （ 2） 錯流和折流時 的傳熱溫差 按逆流計算對數(shù)平均溫差，再乘以溫度修正系數(shù) 溫度修正系數(shù)小于 1，即錯流和折流時的傳熱溫差小于逆流時的溫差。 因此，在實際 工程中多采用逆流操作 熱、冷流體的最高溫度集中在換熱器的一端，使得該處的壁溫較高。試求在這種溫度條件下，逆流和并流時的平均溫差。 ? ?12 2TT? ? ? ?1212mlnTTTTT???????平均傳熱溫差， 對數(shù)平均溫差 ? ?2121 TT ???換熱器兩端 溫差大 的數(shù)值 換熱器兩端 溫差小 的數(shù)值 計算并流和逆流情況下平均溫差的通式 第三節(jié) 對流傳熱 21m21lnTTQ K A K A TTT? ? ?? ? ???結論：在冷熱流體的初、終溫度相同的條件下， 逆流的平均溫差較并流的大 。K ） 第三節(jié) 對流傳熱 與換熱器中兩流體的溫度變化情況及兩流體的相互流動方向 有關 間壁式換熱器 并流 逆流 錯流 折流 變溫傳熱 (三 )傳熱推動力 第三節(jié) 對流傳熱 以列管式換熱器為例計算平均溫差 (三 )傳熱推動力 第三節(jié) 對流傳熱 （ 1） 逆流和并流 時的傳熱溫差 Th1 Tc1 Th2 Tc2 Th1 Th2 Tc1 Tc2 Th1 Th2 Tc1 Tc2 Th1 Th2 Tc2 Tc1 2T?1T?1T?2T?逆流 并流 第三節(jié) 對流傳熱 Th1 Th2 Tc1 Tc2 2T?1T?T?hTcThcT T T? ? ?? ?hcd d dQ K T T A K T A? ? ? ?通過微元面的傳熱量為