传热机理与设备图例.ppt

1、传热机理与设备图例,传热基本方式、传热计算和设备结构,传热概述,热量传递推动力：温度差。 工业传热应用： 物料加热和冷却； 热量和冷量的回收利用； 设备和管道的保温。,传热的三种基本方式1,热传导:发生在两直接接触的相对静止物体之间的热量传递。以分子或原子的热运动而传热。 物理意义热对流:发生在流动流体内部的传热,以自然对流,或强制对流方式进行。 自然对流； 强制对流；,传热的三种基本方式2,与普通物理意义热对流不同,工业意义的热对流指流动流体和它所流经的固体壁面之间热量传递,其中将包括普通物理意义热对流和壁面附近滞流层内的热传导。实质为复合传热。 热辐射:发生在相距一定距离的物体之间,以电磁

2、波形式而传热。 复合传热:以两种或两种以上基本方式而传热。,几个概念,稳态传热与非稳态传热。 反映传热快慢的：传热速率Q和热通量（或热流密度）q。 q=Q/S 温度场、三维稳态温度场、一维稳态温度场、温度梯度。,间壁式换热器及其典型结构,间壁式换热器是两种流体间换热时最常用的换热器。在该换热器中，两流体由金属固体壁面隔开而流动换热。 典型结构:套管式、列管式。(见下图),套管换热器,两种规格不同的标准管同心套装，一种流体在小管内空间流过，另一种流体在套管环隙中流动，两者通过小管壁面而进行热量交换。 小管壁面为间壁。传热面积为该管子表面积。,列管式换热器的几个概念和问题1,结构:管束.外壳.封头

3、.管板.折流挡板.工艺接管 管程.、管程流体.、多管程 壳程.、壳程流体.、多壳程 问题:为什么要设置多管程?,列管式换热器的几个概念和问题2,管束中所有管子的表面积总和构成换热面积。即 式中：n为管子根数。直径可取管子内径 、管子外径 、管子平均直径 ，则传热面积可分别为内表面积 、外表面积 、平均面积 。,傅立叶定律,反映热传导传热基本规律：传热速率与传热温度梯度，两物体接触面积成正比。比例系数为导热系数。,导热系数（热导率） 1,反映物质导热能力大小的物理量。 定义式： 物理意义：单位温度梯度下、单位传热面积上所传递的热量。单位： 。,各类物质导热系数(热导率）数值范围,气体 0.006

4、0.6 液体 0.07 0.7 非导固体 0.23.0 固体 15420 绝热材料 0.25 以上单位均用W/(m.) 。,导热系数（热导率） 2,金属材料导热系数大、传热性能好，所以，换热器都用金属材料制造。 气体导热系数小、不利于传热，但利于绝热，所以，在保温材料内一般充注空气。 导热系数一般随温度呈线性变化。,单层平壁热传导1,假定：。 平壁两侧温度分别为 ，且 ，且温度不变，即为稳态传热或说传热速率为定值；平壁厚度为b。 平壁材料导热系数为 ； 传热面为一系列与两侧壁面平行的平面，传热面积处处相等，都为S。,单层平壁热传导2,则任意温差为 、厚度为 的平壁层内，有： 积分上式，可得：,

5、单层平壁热传导3,或者： 两式中， 都称为热阻。前者单位是： ；后者单位是： 。,热阻,定义：在传热过程中，由除推动力温度差以外的所有其他物理量综合构成的、对传热有阻碍效应的一个物理量。 应用意义:。 稳态传热时，温度差与热阻成正比。据此，可获得传热范围内任意两距离之间的温度差或某位置上的温度值； 与电路欧姆定律相同，故可用并联、串联计算电阻的方式计算热阻。,例题,单层平壁内侧温度为300，外侧温度为60，已知平壁总厚度为40cm，试确定平壁内距外壁面分别为15、30cm两壁面上的温度值。,单层平壁热传导例题1,某平壁厚度为0.37m，内表面温度为1650 ，外表面温度为300，平壁材料导热系

6、数=0.815+0.00076t （式中t的单位为， 的单位为W/(m.) 。若将导热系数分别按常量（取平均导热系数）和变量计算时，试求平壁温度分布关系式和导热热通量。,单层平壁热传导例题2,现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600，外壁温度为150。试求: 通过每平方米砖壁壁面的热流密度q（热通量）。 距内壁面为40mm处的壁层温度。 壁面总热阻。 已知该温度范围内砖壁的平均热导率（导热系数）为0.6W/(m. )。,多层平壁热传导1(以三层为例）,设各层温度分别为 ，且 不变，即稳态传热；各层热导率分别为 ；传热面为一系列与轴线相平行的平面，面积相等，且均为S。 且各层接触良好，即各

7、表面光滑或彼此完全吻合。否则，接触面处接触不好，出现空气层，导致极大的附加热阻（或接触热阻）,多层平壁热传导2,多层平壁热传导实际就是多层传热平壁串联传热，所以总热阻为各层热阻总和，总传热温度差为各层温度差总和。,多层平壁热传导例题1,燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400 ，外表面温度t3为100 。试求导热的热通量及两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为1=0.9+0.0007t， 绝缘砖的导热系数为2=0.3+0.0003t。两式中t可分别取为各层材料的平均温度，单位为, 单位为 W/(m.) 。,多层平壁热传导例题2,平壁炉的炉壁由

8、三种材料组成,其厚度和导热系数列于本题附表中。若耐火砖层内表面的温度t1为1150 ，钢板外表面温度t4为30 ，今测得通过炉壁的热损失为300 W/m2 ，试计算导热的热通量（热流密度）q。若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因和计算附加热阻。,上例附表,多层平壁热传导例题3,有一平壁燃烧炉，炉壁由三种材料组成，最内层为耐火砖，中间为保温砖，最外层为建筑砖。各层厚度和导热系数如下附表。 今测得炉的内壁温度为1000，耐火砖与保温砖之间界面处的温度为946。试求： 单位面积的热损失； 保温层与建筑砖之间界面的温度； 建筑砖外侧温度。,附表,单层圆筒热传导1,单层圆筒热传导2,假设圆筒内壁面温

9、度值 与外壁面温度值 关系为： ，即热量由筒内向筒外传递。 与单层平壁面热传导最大的不同是:圆筒热传导时，筒内传热面积不是常数，随半径而变，温度也随半径而变。,单层圆筒热传导3,在筒内半径为r处取定一个厚度为dr的圆环，设此圆环内温度变化为dt，则传热面积为2r，温度梯度为dt/dr。当稳态传热时，有： 或,单层圆筒热传导4,积分得：,单层圆筒热传导5,其中,单层圆筒热传导例题1,在外径为140mm的蒸汽管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸汽管外壁温度为390，保温层外表面温度不大于40。保温材料的与t的关系为=0.1+0.0002t （t的单位为,的单位为W/(m.) ）若要求每米管长的热损

10、失QL不大450 Wm，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布。,单层圆筒热传导例题2,有外径为426mm的水蒸气管路，管外覆盖一层厚度为400mm的保温层。保温材料的热导率随温度的变化关系为=0.5+0.0009t式中t的单位为， 的单位为w/(m. )。水蒸气管路外表面温度为150 ，保温层外表面温度为40 。试计算该管路每米长的散热量。,多层圆筒热传导（三层）1,多层圆筒相互套装，各接触面接触良好。若由内向外，各层半径分别为 ，其表面温度分别为 ，且各温度值： 。则：,多层圆筒热传导（三层）2,上式中，,多层圆筒壁热传导例题1,在一603.5mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧

11、化镁粉，平均导热系数=0.07 w/(m. )，外层为20mm的石棉层，平均热导率为=0.15 w/(m. )。现用热电偶测得内壁温度为500，最外层表面温度为80，管壁的导热系数为45 w/(m.)。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。,对流传热速率计算式1,本课程讨论的热对流为流动流体和它所流经壁面两者之间的热量传递。 热对流过程是一个受到过多物理因素影响的过程。 热对流传热速率计算尚无理论公式，现在所用的公式都由半理论、半经验而来。,对流传热速率计算式2,以热流体和壁面之间的传热为例，其中热流体温度为T，该侧壁面温度为 ，且管外传热。 推导：。 传热推动力为温度差（ ）； 传热速

12、率必然和传热面积 成正比； 传热过程中，顺着流体的流动方向，热流体温度逐渐降低，壁面温度也随位置而改变，所以每一局部区域的传热速率必不相同。需用微分式表达。,对流传热速率计算式3,其余对对流传热有影响的因素归结为一个物理量对流传热系数。 综上，热对流传热速率可为：,对流传热速率计算式4,上述公式称为牛顿冷却定律。 对管内冷流体一侧热对流：冷流体温度为t，该侧壁面温度为 。应有：,对流传热速率计算式5,实用对流传热速率计算，是对上述两式求积分得到。即： 或,对流传热系数,物理意义：既是对流传热过程中除温度差、传热面积之外的诸多影响因素的集合，反映对流传热的强度，其倒数又是对流传热的热阻。,保温层

13、临界直径1,临界直径在设备或管道外设置保温层，其厚度必须使保温层的直径达到某一临界值，否则加厚保温层将使热损失更大，此临界值对应的保温层直径。 设保温层内表面温度为t、大气温度为 ，热量由此层传导大气中，经保温层内的热传导、保温层外的热对流。,保温层临界直径2,保温层内的热阻为 。 层外热对流热阻为 。 总传热速率,保温层临界直径3,上式中，当 增大时， 将变大， 将变小，总热阻可能变大、变小或不变。 该式对 求导，导数为0时有极值，该极值下，令 ，可求得：,保温层临界直径求算例,在管径为15mm的管道外加设保温层。若保温材料的导热系数为0.14W/(m.) ，外表面对环境空气的对流传热系数为

14、10 W/(m2.) ，试求算保温层的临界直径。,间壁式换热器的热负荷计算1,在没有热损失情况下，热流体释放的热量即为冷流体所得到的全部热量。 传热两流体都只有温度变化，无相态变化时； 其中下标T、t热流体温度、冷流体温度；“h”、“c”分别指热流体、冷流体；“1”、“2”分别指进口、出口；。,间壁式换热器的热负荷计算2,当两流体之一只有温度变化，另一者只有相态变化，如热流体为蒸汽冷凝，则： 当流体之一既有温度变化，又有相态变化，则：,间壁式换热器传热速率1,推导： 传热推动力为温度差（T-t）； 传热速率必然和传热面积 S 成正比； 传热过程中，顺着流体的流动方向，热流体温度逐渐降低，冷流体

15、温度温度逐渐升高，所以每一局部区域的传热速率必不相同。需用微分式表达。 其余对传热有影响的因素归结为一个物理量总传热系数K。,间壁式换热器传热速率2,表达式： 。 传热面积有不同的取法： ，总传热系数对应也有： 。 所以，表达式有：,间壁式换热器传热3,各总传热系数之间关系，有：,总传热系数K计算1,间壁式换热器的传热步骤有：热流体一侧的热对流、间壁内的热传导、冷流体一侧的热对流。 K的倒数显然跟对流传热系数的倒数一样，是整个间壁传热的总热阻。故应是三个串联传热过程热阻的总和。,总传热系数K计算2,考虑壁面处污垢热阻后。,总传热系数K计算3,对于平壁面或薄壁管：,传热速率计算式例1,某换热器由

16、252.5mm的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管间与空气呈逆流流动。已知管内侧空气的i为50 W/(m2.) ，管外水侧的o为1000 W/(m2.) ，钢的为45 W/(m.) 。试求基于管外表面积的总传热系数Ko及按平壁计的总传热系数。,传热速率计算式例2,在上例中，若忽略管子热传导热阻和两侧污垢热阻。将i提高一倍；将o提高一倍。试分别求算总传热系数K。,传热平均温度差确定1,总传热速率计算式中的传热温度差指的是间壁传热过程中冷、热流体的传热平均温度差。 其值的大小在两流体进、出口温度已知,确定了端部温度差时,取决于两流体的相对流动方向。 流体的流向种类:逆流、并流、错流、折流。,传热

17、平均温度差确定2,假设：。 传热过程无热损失； 流体做稳定流动； 传热过程中，两流体的比热、换热器总传热系数为常数。,传热平均温度差确定3,并流或逆流流动传热时， 对于错流和折流情况，则,传热平均温度差确定4,上式中，温度校正系数 。,逆流、并流传热温度差比较,热流体由90冷却至70 ，冷流体由20 加热至60 ，分别用逆流、并流方式换热，试计算两情况下的平均温度差。 又若上述热量交换过程是在一单壳程、双管程管壳式换热器中进行的，则对数平均温度差是多少？,逆流、并流传热温度差例题,用列管式换热器加热原油，原油进、出口温度分别为100、150，加热剂的进、出口温度各自为250、180。试求：分别

18、采用并流、逆流传热的平均温度差；若原油流量为1800kg/h，比热容为2kj/(kg.)，总传热系数为100W/(m2.)，试求两种传热情况下的传热面积；若要求加热剂的出口温度降至150，试求此时并流和逆流的传热平均温度差和传热面积，逆流时的加热剂量可减少多少？（设比热和K不变）,错流和折流的平均温度差计算,先按逆流流动计算出逆流传热平均温度差. 通过相关计算并查图,定出温度校正系数,两者相乘,得数值.,间壁换热总传热速率计算例题1,在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油。冷水在管内流动，进口温度为15 ，出口温度为32 。热油在壳方流动，进口温度为120 ，出口温度为40 。热油的流

19、量为1.25kg/s，平均比热为1.9kJ/(kg. )。若换热器的总换热系数为470 W/(m2.) ，试求换热器的传热面积。,间壁换热总传热速率计算例题2,在一传热外表面积So为300 m2的单程列管换热器中，300 的某种气体流过壳方并被加热到430 。另一种560 的气体作为加热介质，两气体逆流流动，流量均为1 104 kg/h，平均比热均为1.05kJ/(kg. )。试求总传热系数。假设换热器的热损失为壳方气体传热量的10%。,间壁换热总传热速率计算例题3,在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15 和40 ，油的进、出口温度分别为150 和100 。现因生产任务要求油的

20、出口温度降到80 ，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试确定此换热器的管长需增长到多少米才能满足要求。设换热器的热损失可以忽略。,间壁换热总传热速率计算例题4,在一传热面积为50 m2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。冷水的流量为33000kg/h,温度由20升至38。溶液的温度由110降至60。若换热器清洗后，在两流体的流量和进口温度不变的情况下，冷水的出口温度增到45。试计算：两种情况下的总传热系数；换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。 说明：两种情况下，流体物性可视为不变，水的平均比热可取4.187kj/(kg. )；按平壁处理，两种

21、情况下的两侧对流传热系数不变；忽略热损失。,传热单元数法,在只知两换热流体的进口温度,换热器的总传热系数,流体的物理性质时,为确定流体的出口温度而采用的方法. 相关概念:传热效率,传热单元数,传热单元长度 计算方法:公式法,图解法,传热单元数法例题1,在一传热面积为15.8 m2的逆流套管换热器中，用油冷却水。油的流量为2.85kg/s，进口温度为110；水的流量为0.667kg/s，进口温度为35。油和水的比热分别为1.9及4.18 kJ(kg. ）。换热器的总传热系数为320 W/(m2.) 。试求水的出口温度。,传热单元数法例题2,在逆流操作的列管换热器中，热气体将2.5kgs的水从35

22、加热到85。热气体的温度由200降到93。水在管内流动。已知总传热系数为180 W/(m2.) ，水和气体的比热分别为4.18和1.09 kJ(kg. ） 。若将水的流量减少一半，气体流量和两流体的进口温度不变，试求因水流量减少一半而使传热量减少的百分数。假设流体的物性不变，热损失可忽略不计。,传热单元数法例题3,重油和原油在单程列管式换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243 和128 ；终温分别为167 和157 。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数不变化，换热器的热损失可以忽略。,传热计算

23、综合例,在一传热面积为50 m2的单程列管换热器中，用水冷却某溶液。两流体呈逆流流动。冷水流量为33000kgh，温度由20升到38 。溶液的温度由110 降到60 。若换热器清洗后，在流体的流量和进口温度不变的情况下，冷水出口温度增到45 。试估算换热器清洗前后传热面两侧的污垢热阻。假设：两种情况下，流体物性不变，水的平均比热为4.187kJ(kg. ) ；可按平壁计算，两种情况下i和o分别相同；忽略管壁热阻和热损失。,壁温估算1,在稳态传热情况下，传热温度差与相应热阻成正比，据此，可对管壁温度进行估算，公式如下：,壁温估算2,可见，壁温总是更趋近于对流传热系数大的一侧流体温度。 当须考虑污

24、垢热阻时，,壁温估算例题,在一由 碳钢管构成的废热锅炉中，管内通入高温气体，进口温度为500、出口温度为400，管外为p=1MPa压力的水沸腾。已知高温气体对流传热系数为 ，水沸腾的对流传热系数为 。忽略污垢热阻。试求管内壁和管外壁平均温度。,对流传热系数关联式简介,对流传热的影响因数有六大方面:流体的种类、流体的物理性质、流体的温度、流体的流型、传热设备的形状与尺寸、相态变化情况。 将对流传热影响因素综合,将形成多个准数(如下页)。对流传热系数的计算反映为各个准数之间的关系，但该关系随流体的流型、传热面形状、流体相态变化而不同。,影响流体对流传热系数的因素1,流体的种类和相变化情况：。 液体

25、、气体、蒸汽的对流传热系数不同； 流体有无相态变化，对传热有不同的影响； 流体的物理性质：。 导热系数对流传热热阻与导热系数有直接关系，导热系数大，则热阻小，对流传热系数高； 粘度粘度大的流体在其他流动条件相同时，雷诺准数小，滞流内层厚，对流传热系数低； 比热容和密度两者乘积代表单位体积流体的热容量，显然数值越大，热容量越高，对流传热强度大。,影响流体对流传热系数的因素2,体积膨胀系数体积膨胀系数大的流体，所产生的密度差异越大，越有利于自然对流传热。 流体的温度： 流体的温度对对流传热的影响表现在多方面：对流体物理性质有影响、附加自然对流强度、流体和壁面之间的温度差。 流体的流动状态：。 滞流

26、流体依热传导传热，湍流流体做杂乱的涡流运动，使该区域温差极小，即热阻小，故湍流对流传热系数大于滞流情况。,影响流体对流传热系数的因素3,流体流动的原因： 自然对流由温度差导致密度差而引起，使流体质点相对位移。设流体内温度为 的两区域的密度分别为 ，则密度差产生的升力为 。当体积膨胀系数为时，则可得 。于是，单位体积流体产生的升力：,影响流体对流传热系数的因素4,强制对流时，借助外力作用，使得对流传热系数是自然对流的数倍到几十倍。 传热面的形状、位置、大小： 传热面或为管、板、环隙、翅片等形状，又或者水平、竖直摆放，管束排列方式不同，以及流道尺寸如：管径、管长、板高等不同都直接影响对流传热系数。

27、,白金汉因次分析法化工过程常用分析方法，步骤：,将影响过程的n个物理因素列出，并将所有物理量的量纲找出，得出量纲个数m。依据定理，=n-m为无量纲准数的个数。 取定m个物理量为组成每个准数的共同物理量，其原则有：基本物理量中不包括待求量；应有所有基本量纲；量纲相同的物理量不应包括。,白金汉因次分析法化工过程常用分析方法，步骤（续）：,以共同物理量与剩余的每个物理量单独写成指数表达式，组成每个准数。在该准数量纲为0的条件下，列出方程，求解出每个物理量的指数，可得到各个准数。,强制对流的对流传热系数关联式1,强制对流传热的对流传热系数，其影响的因素可归结为流体的密度、粘度、导热系数、比热容Cp、流

28、体流速u、换热器尺寸l。即： 基本量纲有质量M、时间、温度T、长度L四个。即=n-m=7-4=3个。准数可整理为3个。,强制对流的对流传热系数关联式2,依据以上原则，可选定 四个物理量作为共同物理量。所以各准数将分别为：,强制对流的对流传热系数关联式3,对每个准数根据量纲为0的原则，解出所有指数，可得到三个准数分别为：,强制对流的对流传热系数关联式4,所以，强制对流的对流传热系数关联式将表达为：,自然对流传热系数关联式1,影响的因素可归结为流体的密度、粘度、导热系数、比热容Cp、换热器尺寸l、体积膨胀系数 。 依同样的方式和步骤，可得到三个无因次准数：,自然对流传热系数关联式2,自然对流传热系

29、数关联式可表示为:,应用对流传热系数关联式的注意事项,定性温度：用于确定流体物理性质参数数值的温度。不同关联式中会选用不同的温度值，使用时应特别注意。 特征尺寸：换热设备的尺寸取值。 在应用每个关联式时，需要特别注意。,流体无相变时的管内强制对流传热系数(湍流)1,低粘度流体(低于2倍常温水的粘度): 式中，定性温度为流体的进出口平均温度；特征尺寸为管子内径；Re ，0.7Pr120，管长与管径比 60；流体被加热时，n=0.4；流体被冷却时，n=0.3。,流体无相变时的管内强制对流传热系数(湍流)2,高粘度流体(高于2倍常温水的粘度): 式中，除 用壁温外，定性温度为流体的进出口平均温度；特

30、征尺寸为管子内径；Re ，0.7Pr16700，管长与管径比 60；流体被加热时， =1.05；流体冷却时， =0.95,流体无相变时的管内强制对流传热系数(滞流),计算式为： 应用范围： 特征尺寸：管子内径； 定性温度：流体进出口平均温度； 另外：,其他管内强制对流情况1,管内过渡流：按湍流情况计算得到的数值，再乘以校正系数。,其他管内强制对流情况2,短管（ 60）：上述各式乘以管入口效应校正系数。 弯管：上述各式乘以校正系数 。其中，R为弯管的曲率半径。,对流传热系数关联式例题1,一套管换热器，两管规格分别为 和 ，管长为2m，环隙内为p=100KPa的饱和水蒸气冷凝，冷却水在内管中流过，

31、进、出口温度各为 15 和35。冷却水的流速为0.4m/s，试求管内水一侧的对流传热系数。,管板上管子排列情况,流体在管束外强制垂直流动1,对于上页的图(a)、(d)所示传热情况： 对于上页的图(b)、(c)所示传热情况:,流体在管束外强制垂直流动2,两式应用范围： 。 定性温度：流体进出口温度算术平均值。 管束排数应为10。否则，计算结果应乘以修正系数。,圆形直管作强制滞流的对流传热系数,当Gr2.5 105时，自然对流可以忽略，则 当Gr2.5 105时，自然对流效应不能忽略，上式乘以校正系数,流体垂直流过管束外作强制对流,各排的对流传热系数可用下式求出： 式中n、C、由实验确定；流速取最

32、窄通道处的流速；定性温度为流体进、出口平均温度。 平均对流传热系数为：,自然对流传热,自然对流传热系数关联式为： C、n数值由下表选用。,对流传热系数关联式例题2,一垂直水蒸气管，管径为 ，管长为0.5m，若管外壁温度为110，周围空气温度为20，试计算该管单位时间内散失的热量。,流体有相变时的对流传热蒸汽冷凝1,蒸汽冷凝方式： 膜状冷凝：冷凝液可很好地湿润壁面在壁面上形成一层连续液膜，重力作用下，液膜越往下越厚。 滴状冷凝：冷凝液在壁面上聚集成许多分散的液滴，沿壁面滚下，互相合并成大的液滴，露出壁面，使蒸汽能在壁面直接冷凝。,流体有相变时的对流传热蒸汽冷凝2,冷凝液形状取决于它的表面张力和它

33、对壁面的附着力。附着力大于表面张力时为膜状冷凝，否则为滴状冷凝。 滴状冷凝热阻小，对流传热系数比膜状冷凝高出510倍。 工业上大多情况为膜状冷凝。,蒸汽膜状冷凝时的对流传热3,蒸汽在水平管外冷凝时： 式中，n为水平管束在垂直列上的管子数。,蒸汽膜状冷凝时的对流传热2,在垂直管外冷凝时： （层流Re1800) (湍流Re1800） 两式中，l为垂直管长或板高。,蒸汽冷凝液沿壁面流动的,其表达式为： 式中： 对流传热系数； 壁面高度； 蒸汽饱和温度与壁面温度差值； 汽化潜热； 冷凝液粘度；,影响冷凝传热的因素1,不凝性气体：含有不凝性气体时会导致对流传热系数降低，应定期排放气体。 蒸汽流速和流向：

34、蒸汽向下流动与液膜流向相同时，可加速液膜流动；且流速越高，对不凝性气体吹散效果越好都可提高对流传热系数。,影响冷凝传热的因素2,蒸汽过热：蒸汽虽然过热，但液膜表面温度仍然为饱和温度，不过于提高传热温差。 传热面形状和布置：减薄液膜厚度可减小热阻。故垂直壁面开设纵向沟槽、水平管束减少垂直方向排数或直列变错列可提高对流传热系数。,液体沸腾传热1,液体沸腾：在液体对流传热过程中，伴有由液相变为气相，而在液相内部产生气泡或气膜的过程。 分为： 管内沸腾液体在管内流动受热沸腾； 大容器沸腾加热壁面浸没在液体中，液体在壁面受热沸腾。,大容器沸腾过程1（水沸腾为例）,沸腾情况随温度差（也称壁面过热度）而变化

35、。（ ） 自然对流（ ）：壁面处液体轻微过热，产生自然对流，没有气泡逸出液面。对流传热系数和传热速率极低。 核状沸腾（泡状沸腾）：此时 ，在加热表面出现大量气泡，气泡生成、脱离和上升，使液体受到剧烈扰动，对流传热系数和传热速率极高。,大容器沸腾过程2,膜状沸腾：当 时，加热面产生的气泡大大增加，且气泡产生的速度高于气泡脱离速度，致使气泡在壁面位置连接起来形成气膜，使液体不能良好受热。对流传热系数和传热速率急剧降低。 由核状沸腾转变为膜状沸腾的转折点为临界点。,大容器沸腾的对流传热,此时,影响沸腾传热的因素,温度差：泡状沸腾时，增大温差可提高对流传热系数。 操作压强：提高操作压强可起促进作用。

36、加热表面状况：有污垢时，传热变差；粗糙面传热效果更好。,热辐射基本概念,吸收率,透过率,折射率; 黑体,镜体,灰体,透热体; 物体的辐射能力,单色辐射能力,黑度.,辐射传热基本概念,吸收率A：物体吸收被投射于其上的总辐射能量的分数。 反射率R： （反射的分数） 透过率D： （透过的分数） 黑体：能全部吸收辐射能的物体。（ A=1） 镜体：能全部反射辐射能的物体。（ R=1） 灰体：能以相同的吸收率吸收所有波长范围的辐射能的物体。（ A=常数）,辐射传热基本定律,普郎克定律揭示了黑体的辐射能力按波长的分配规律。 斯蒂芬波尔兹曼定律揭示了黑体的辐射能力与其表面温度的关系。此结论可推广到灰体。 克希霍夫定律揭示了物体的辐射能力与吸收率的关系。,普朗克定律,反映黑体的单色辐射能力和电磁波波长、物体表面温度之间的关系。,斯蒂芬-波尔兹曼定律1,反映黑体的辐射能力和物体表面温度之间关系。 上式， 黑体的辐射系数，数值为5.67 。,斯蒂芬-波尔兹曼定律2,该式称为四次方程。将其结论推广到灰体，则灰体的辐射能力也与其表面温度成四次