环境工程原理第四章_81804248

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1、第四章热量传递第一节热量传递的方式第二节热传导第三节对流传热第四节换热器及间壁换热器计算第五节辐射传热本章主要内容第四章热量传递第一节热量传递的方式一、热传导二、对流传热三、辐射传热本节的主要内容要点：与环境工程中常见的热量传递过程相结合热量传递的三种方式在环境工程中，很多过程涉及到加热和冷却：对水或污泥进行加热；对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失；在冷却操作中移出热量。传热是极普遍的过程：凡是有温差存在的地方，就必然有热量传递。第一节热量传递的方式环境工程中涉及到的传热过程主要有两种情况：强化传热过程，如各种热交换

2、设备中的传热；削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少热量损失。传热速率问题根据传热机理的不同，热的传递主要有三种方式：导热热对流热辐射依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞产生的热量传递由于流体的宏观运动，冷热流体相互掺混而发生的热量传递。对流必然伴随导热物体由于热的原因而发出辐射能的现象物体各部分之间无宏观运动，热量以导热方式传递（在固体、静止的液体和气体中）第一节热量传递的方式物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式传播，当遇到另一个物体后，又被物体全部或部分吸收而变成热能根据传热介质的特征，热量传递可以分为三种过程

3、：热传导对流传热当流体流过某一固体壁面时发生的热量传递，仅发生在流动的液体和气体中。传热方式可能是导热或对流。辐射传热导热在气态、液态和固态物质中都可以发生，但热传递的方式和机理是不同的：气体的热量传递是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果固体以两种方式传递热量：晶格振动和自由电子的迁移；（金属）液体的结构介于气体和固体之间，分子可作幅度不大的位移，热量的传递既由于分子的振动，又依靠分子间的相互碰撞。机理：依靠物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递条件：物体各部分之间无宏观运动热传导第一节热量传递的方式强

4、制对流传热流体在外加能量的作用下处于流动状态自然对流传热流体由于内部温度差产生密度差而流动流体在传热过程中有无相变热水冷却蒸汽冷凝套管式换热器对流传热过程的分类暖气片第一节热量传递的方式对流传热列管式换热器包含的传热方式包含的热量传递方式？＆蒸汽和外管壁之间？＆内管壁和冷水之间？＆内外管壁之间？＆换热器外壳与室内空气之间？第一节热量传递的方式对流对流对流导热辐射涉及热量传递的实际问题：第一节热量传递的方式热传导辐射传热1.热力管道保温问题：两种保温材料如何布置？保温材料厚度多少合适？2.冷热流体换热问题：如何实现高效换热？3.减少高

5、温表面热损失问题：如何设置热屏？4.极地冰盖融化，温室效应等环境问题热传导＋对流传热热传导＋对流传热热辐射第一节热量传递的方式(1)什么是导热？(2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。(3)简述辐射传热的过程及其特点(4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。思考题一、傅立叶定律二、导热系数三、通过平壁的稳定热传导四、通过圆管壁的稳定热传导本节的主要内容第二节热传导要点：（1）傅立叶定律傅立叶定律、导热系数导温系数工程中常用材料的导热性能（2）通过壁面的稳定热传导通过平壁和圆管壁的热

6、传导速率方程及其计算串联热阻叠加原则、接触热阻第二节热传导发生在固体、静止的液体和气体中热传导：物体各部分之间不发生相对位移，物体以导热的方式发生的热量传递过程，称为热传导。第二节热传导热传导的速率？T=T0QT=T1热流流量t=0T=T0T=T0需要一个恒定的热量流量Q通过，才能维持温度差不变第二节热传导一、傅立叶定律y方向上的热量流量，也称为传热速率，W导热系数，W/(m·K)y方向上热量通量，即单位时间内通过单位面积传递的热量，又称为热流密度，W/m2垂直于热流方向的面积，m2y方向上的温度梯度,K/m傅立叶定律第二节热传导一

7、、傅立叶定律(4.2.1)(4.2.2)微分形式：热量通量与温度梯度成正比负号表示热量通量方向与温度梯度的方向相反，即热量是沿着温度降低的方向传递的。变换：导温系数，或称热量扩散系数，m2/s热量浓度,J/m3热量传递的推动力令第二节热传导一、傅立叶定律(4.2.3)(4.2.4)是物质的性质，反映温度变化在物体中的传播能力单位体积物质温度升高1oC时所需要的热量,代表物质的蓄热能力导热系数，表明物质的导热能力说明物体的某部分一旦获得热量，该热量能在整个物体中很快扩散或第二节热传导导温系数导热物质在单位面积、单位温度梯度下的导热速率

8、表明物质导热性强弱即导热能力的大小是物质的物理性质，与物质的种类、温度和压力有关不同物质的导热系数差异较大第二节热传导二、导热系数(4.2.5)对于同一种物质，值可能随不同的方向变化－各向异性（1）气体的导热系数随温度升高而增高，近似