第四章传热(第四次课

1、dEE 0普朗克定律-黑体单色辐射能力随波长及温度而变化的函数关系 1251TcbecE2 2 黑体单色辐射能力与波长及温度的关系黑体单色辐射能力与波长及温度的关系E bT=1400 KT=1200 K010dEEbb 0黑体辐射能力与其表面热力学温度的四次方成正比黑体辐射能力与其表面热力学温度的四次方成正比。C C0 0称称为为黑体的辐射常数黑体的辐射常数。 将将普朗克定律代入上式并积分得代入上式并积分得斯蒂芬-波尔茨曼定律：40)100(TCEb4 4 四次方定律四次方定律-斯蒂芬斯蒂芬- -波尔茨曼定律波尔茨曼定律C C称为称为灰体的辐射常数灰体的辐射常数。（2 2）黑度）黑度4)100

2、(TCE bEE40)100(：TCE故有 假设有两个无限大的平行平壁：假设有两个无限大的平行平壁：对壁对壁1 1来说，热量的来说，热量的收支差额为：收支差额为：bEAEq11当两壁处于热平衡状态当两壁处于热平衡状态bEAE11bEAE110q)(TfEAEb表明任何物体的辐射能力和吸收率的比值：表明任何物体的辐射能力和吸收率的比值：恒等于同温度下黑体的辐射能力；恒等于同温度下黑体的辐射能力；并且只与温度有关。并且只与温度有关。 克希霍夫定律克希霍夫定律A 所以bEEbEAE灰体的吸收率，数值上等于同温度下该体的黑度。灰体的吸收率，数值上等于同温度下该体的黑度。 40)100(：TACE 故有

3、若平行平壁的面积为若平行平壁的面积为A A，则辐射传热速率为则辐射传热速率为42412121100100TTACQC C1-21-2称为称为物体物体1 1对对2 2的总辐射系数的总辐射系数。对于任意两物体之间的辐射传热速率的计算，有如下对于任意两物体之间的辐射传热速率的计算，有如下普遍适用的形式。普遍适用的形式。4241212121100100TTACQ由对流传热而损失的热量为由对流传热而损失的热量为 )(TThAQwwc由辐射传热而损失的热量为由辐射传热而损失的热量为 442121100100TTACQwwR)(TTAhQwwRR在对流和热辐同时存在的场合，常将辐射传热也用对流在对流和热辐同

4、时存在的场合，常将辐射传热也用对流传热速率方程表示：传热速率方程表示： 设备的总热损失为：设备的总热损失为：)()(TTAhhQQQwwRcR)(TTAhQwwT440)100273300()100273420()420(SCThSq传热计算主要有两种类型：传热计算主要有两种类型： 设计计算设计计算 根据生产要求的热负荷确定换热器的传热面积。根据生产要求的热负荷确定换热器的传热面积。 校核计算校核计算 计算给定换热器的传热量、流体的温度或流量。计算给定换热器的传热量、流体的温度或流量。第五节第五节 稳定传热的计算稳定传热的计算对间壁式换热器作能量恒算，在忽略热损失的情况下有对间壁式换热器作能量

5、恒算，在忽略热损失的情况下有上式即为上式即为换热器的热量恒算式换热器的热量恒算式。式中式中 Q Q换热器的热负荷，换热器的热负荷，kJ/hkJ/h或或w w W W流体的质量流量，流体的质量流量，kg/hkg/h H H单位质量流体的焓，单位质量流体的焓，kJ/kgkJ/kg 下标下标c c、h h分别表示冷流体和热流体，下标分别表示冷流体和热流体，下标1 1和和2 2表示换热器的进口和出口。表示换热器的进口和出口。Q=qm,h(Hh1-Hh2)=qm,c(Hc2-Hc1)一、能量恒算一、能量恒算若换热器中两流体若换热器中两流体无相变无相变时，且认为流体的比热不时，且认为流体的比热不随温度而变

6、，则有随温度而变，则有式中式中 c cp p流体的平均比热，流体的平均比热，kJ/kJ/（kgkg ） t t冷流体的温度，冷流体的温度， T T热流体的温度，热流体的温度， Q=qmhcph(T1-T2)=qmccpc(t2-t1)若换热器中的热流体若换热器中的热流体有有单纯相变单纯相变，如，如饱和蒸汽冷凝饱和蒸汽冷凝时，则时，则有有 当当冷凝液的温度低于饱和温度冷凝液的温度低于饱和温度时，则有时，则有 式式中中 qmh饱和蒸汽（热流体）的冷凝速率，饱和蒸汽（热流体）的冷凝速率，kg/h r饱和蒸汽的冷凝潜热，饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kgQ=qmhr=qmccpc(t2-t1)Q=qmhr

7、+cph(Ts-T2)=qmccpc(t2-t1)式中式中 cph冷凝液的比热，冷凝液的比热， kJ/（kg ） Ts冷凝液的饱和温度，冷凝液的饱和温度， 二、传热速率基本方程二、传热速率基本方程dAtTKdQ)( 2.12.1 总传热速率微分方程总传热速率微分方程)(dAtthdQw( (对流传热速率微分方程对流传热速率微分方程, ,牛顿冷却定律牛顿冷却定律) )KdAtTdQ1显然，选择的传热面积不同，总传热系数的数值也不同。显然，选择的传热面积不同，总传热系数的数值也不同。dQ=Ki(T-t)dAi=Ko(T-t)dAo=Km(T-t)dAm式中式中 Ki、Ko 、Km基于管内表面积、外表面积、外表面平均面积基于管内表面积、外表面积、外表面平均面积 的总传热系数，的总传热系数， w/（m2 ） Ai、Ao、Am换热器内表面积、外表面积、外表面平均面积，换热器内表面积、外表面积、外表面平均面积， m2 在工程大多以在工程大多以外表