《传热学大全》PPT课件

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1、传热学一．传热学1.定义:传热学是研究热量传递过程规律的科学。2.内容：①导热②对流换热③辐射换热④传热和换热器3.应用：介绍在建筑环境与设备工程领域中的应用。二．传热的基本方式1.导热：是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递的现象。①或②导热热阻③λ的物理意义：具有单位温差的单位厚度物体，在它的单位面积上每单位时间的导热量，2.热对流：热对流指流体中温度不同的各部分物质在空间发生宏观相对运动引起的热量传递现象。热对流通常不能以独立的方式传递热量，它必然伴随着热传导。①对流换热：流体与固体壁间的换热称为对

2、流换热对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象，它与流体的流动机理密不可分；同时，由于导热也是物质的固有本质，因而对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)联合作用的结果。基本规律：牛顿冷却公式②对流换热热阻：3.热辐射：当物质微观粒子(原子)内部的电子受激和振动时，将产生交替变化的电场和磁场，所发出电磁波向空间传播，即为热辐射。从物理本质上讲，热辐射(thermalradiation)和其他所有各种辐射一样，都是电磁波。它们之间的内在区别是导致发射电磁波的激励方式不同，而外在表现是发射的波长不一样，以及吸收该电磁波之后

3、所引起的效应不同。热辐射的特点与导热及对流有着显著的不同之处。基本规律：黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定律。三．传热过程1.热量从壁一侧的流体通过壁传递给另一侧流体，称为传热过程。3.传热热阻：传热系数K是表征传热过程强弱的物理量。既然对流换热表面传热系数h是过程量，它常作为传热过程的一个环节，因而传热系数也是过程量。传热过程广泛存在于各种实际换热装置中。在稳态过程中，通过每一换热环节所传递的热量都是相等的，从原则上讲根据每—环节的换热方式均可计算传递的热量，但在采用傅里叶定律及牛顿冷却公式计算时，式中均含有壁面温度。而工程实际中壁温的测量难度比流体温度的测量难度大。而

4、在传热方程中只需已知冷、热流体的温度。三种热量传递方式并不是单独出现，在传热过程中三种热量传递方式常常联合起作用四、凝结与沸腾换热1、凝结换热在工程上和日常生活中存在着大量发生相变的传热过程，如蒸汽的凝结、液体的沸腾、液体的蒸发、液体的凝固以及固体的熔化等。当流体在与固体壁面进行相变换热过程中，因流体潜热的释放或吸收而使这种热交换过程的强度远大于同种流体无相变时的换热强度。而且当流体为饱和流体时，相变换热过程中流体温度将不发生变化。一、凝结换热分类蒸汽与温度低于其饱和温度的固体壁面接触时，就会放出汽化潜热而凝结成液体依附于壁面上。根据冷凝液的流动状况，凝结换热可分为

5、膜状凝结和珠状凝结。冷凝液能够很好地浸润固体壁面，也就是液体对壁面附着力>液体的表面张力,那么冷凝液就会沿着壁面形成稳定的液膜，我们称之为膜状凝结；如果冷凝液不能够很好地浸润固体壁面，也就是液体对壁面附着力>液体的表面张力,那么冷凝液就会在壁面上形成一个个小的液珠，我们称之为珠状凝结。二、凝结换热机理在膜状凝结时由于冷凝壁面被冷凝液覆盖，凝结只能在膜的表面进行，蒸汽凝结放出的汽化潜热必须通过导热和对流方式传递给液膜后由壁面带走，故膜的厚薄及其运动状态(层流或紊流)对换热的影响很大，形成膜状凝结的主要热阻，而这些又取决于壁的高度(液膜流程长度)以及蒸气与壁的温度差。一

6、般地说，层流膜状凝结表面传热系数是随壁的高度及温度差的增加而降低，而紊流膜状凝结与此相反。在珠状凝结时，由于冷凝液不能完全覆盖冷凝壁面，可认为换热是在蒸气与液珠表面和蒸气与裸露的壁之间进行的，由于液珠的表面积比它所占的壁面面积大很多，而且裸露的壁面无液膜形成的热阻，故珠状凝结的换热性能远比膜状凝结为好，而具有很高的表面传热系数。在一般工业设备中均为膜状凝结，因为珠状凝结很不稳定，目前还难于获得实用的持久性珠状凝结过程(除水银等不润湿壁面的介质外)。三、膜状凝结换热影响因素包括影响膜的厚薄及其运动状态各个影响因素，如液膜流态(层流、紊流)、凝结壁面位置(水平壁、竖壁、

7、倾斜壁，管束排列数)，壁面形状(管内、管外)等，此外还有诸如蒸气速度、不凝性气体的存在、固体表面粗糙度、蒸气中含油、过热蒸气、热物性、壁面的几何尺寸、蒸气与壁面的温差等等。2、沸腾换热当壁温高于液体的饱和温度时，发生沸腾过程。一、沸腾换热分类1大空间沸腾与有限空间沸腾高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所进行的沸腾，称为大空间沸腾，又称池沸腾；沸腾过程受到沸腾空间的限制，沸腾产生的蒸气和液体混合在一起，构成汽液两相混合物（两相流），称为有限空间沸腾，又称受迫对流沸腾或管内沸腾。2过冷沸腾与饱和沸腾流体处于末饱和状态即流体温度低于饱和温度的沸腾现象，称为