学习课件教学课件PPT 传热过程课件.ppt
2019/9/27,1,本章小结,summary,2019/9/27,2,本章基本要求,了解热传导的基本原理，掌握傅立叶定律及平壁、圆筒壁的热传导计算； 了解对流传热基本原理、牛顿冷却定律及影响对流传热的因素，掌握求解对流给热膜系数经验关联式的用法、使用条件； 了解辐射传热的基本概念和两固体间辐射传热量的计算； 熟练掌握传热过程计算，了解强化传热过程的途径； 了解工业生产中常用的换热器类型、结构、特点。,2019/9/27,3,（一）基本概念,1. 三种热量传递方式： 热传导、热对流、热辐射,2. 定常态热传导,3. 傅立叶定律,单位时间内传热量为定值的传热。,一维定常态热传导过程，单位时间单位面积上的热流量与法向温度梯度成正比。,2019/9/27,4,5.对流传热机理,4.传热速率传热推动力÷传热阻力,层流层：热传导，温差较大；,过渡层：热传导与对流传热共存， 温差变化逐渐减小；,湍流层：以对流传热为主，温差极小。,6.牛顿冷却定律,2019/9/27,5,（1）流体种类,7.影响传热膜系数的主要因素,（2）流体性质,（3）流体流型,（5）传热壁面的形状、位置等,（4）对流种类,8.表示对流给热关系的准数,对流传热膜系数,流动类型,自然对流影响特征,物性影响,2019/9/27,6,9.有关热辐射概念,吸收率A、反射率R、透过率D,黑体：A=1,A+R+D=1,透热体：D=1,镜体或白体：R=1,灰体：能部分吸收所有波长范围辐射能,10. 斯蒂芬-玻尔曼定律,表示单位时间单位黑体表面向外界辐射的总能量。,2019/9/27,7,11. 热交换,热能从热流体经过间壁传向冷流体的过程。,变温：传热过程中一侧或两侧流体温度沿传 热壁面随时间，位置不同而不同。,12. 恒温传热与变温传热,恒温：冷热流体在换热过程中温度始终不变,13. 逆流、并流、错流、折流,14. 强化传热途径,为什么工业生产中尽量采用逆流操作?,2019/9/27,8,（二）基本公式,1.单层平面壁的定态热传导,2. 多层平面壁的定态热传导,2019/9/27,9,3.单层圆筒壁的定态热传导,4.多层圆筒壁的稳态热传导,2019/9/27,10,5.流体无相变时强制对流传热膜系数关联式,6. 实际物体辐射能的计算,适用条件：Re10000 Pr=0.7-160,流体被加热时n=0.4，流体冷却时n=0.3,确定物性数据的定性温度取流体进出口温度的算术平均值,2019/9/27,11,8.热流量方程,对于平面壁：,对于圆筒壁：,7. 换热器的热量衡算方程,（1）传热面积A,若管壁厚度可忽略，则圆筒壁可按平壁处理。,2019/9/27,12,换热器间壁两端处冷热流体温度差的对数平均值。,平面壁：,圆筒壁：,（2）传热系数K,（3）平均传热温差,2019/9/27,13,（三）常用变量,2019/9/27,14,【习题1】在并流的热交换器中用水冷却油。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。现要求油的出口温度降为80，设油、水的流量，进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1米，试求将此换热器的管长增加至若干米后才能满足要求？（换热器的热损失可忽略）,2019/9/27,15,【解】,并流换热，L1m时：,L延长后，需求出水的出口温度to：,根据热衡：,2019/9/27,16,所以此换热器的管长增加至1.85米才能满足要求。,【习题2】温度为20比热为2.1kJ/(kg·)的溶剂以50000kg/h的流率流过套管换热器内管，被加热至64，环隙内为170饱和水蒸气冷凝。换热器内管直径108×10mm，总长12m，材料为钢，计算传热系数。如果将内管改为152×10mm的钢管，其他条件不变，求所需管长。 假设两种情况下蒸汽冷凝膜系数均为1000W/(m2·K),液体在管内均为湍流，不考虑污垢热阻及热损失。 钢的导热系数m=45W/(m·)。,（以外表面计）,（2）内管改为 的钢管,原工况：,现工况：,【解】(1),由原工况可得：,解得：,则现工况：,（以外表面计）,【习题3】有一套管热交换器，用热水加热空气，内管为34×2mm的铜管，管内走空气，其流量为w1kg/h,比热为Cp1，需要从20加热到50 ，热水走管外，流量为w2kg/h，比热为Cp2，逆流操作，测得温度由100降到70。假设流体在管内和管外流动为湍流流动。问： （1）在下列方程式中，四个温差t1、 t2、t3 和t4是否相等, 为什么？,（2）如果流动方向改为并流时，其平均温度差各为多少？两种流动换热欲达到同样温度，哪一种流动方式需要的管子长？,（3）在传热过程中，水对壁的对流传热系数为1，壁对空气的对流传热系数为2，传热系数为K。 问： 1、2 、K的值是否相等，为什么？ 若管内空气改为冷水，此时是否相等？,（4）当空气流量增加到2w1时，要达到同样加热温度，提出以下三种方案，你认为哪种可行？哪种较好？ 管长增大一倍； 管子直径减小一倍； 管子改为非圆形管。,【解】（1）,因要保持一定的加热温度，所以热负荷不变,即并流时的管子要加长。,（2）,（3）设为平壁传热,（4）,可行，比较方便,可行，但增加能耗, 设改为长方形管，且长宽比为6:1，而截面积与 圆形一样，,有利于传热，但难以达到本题的要求。,
