《大學(xué)課件 化工原理 上冊(cè) 第4章 傳熱4.PPT》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)課件 化工原理 上冊(cè) 第4章 傳熱4.PPT（28頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、小結(jié): 管外強(qiáng)制對(duì)流 (a) 流體橫向流過單根管外,(b) 流體橫向流過管束的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),(c) 流體在列管換熱器管殼間的傳熱,任一排管子：, 當(dāng)量直徑 正方形排列,正三角形排列, 流速,(2) 自然對(duì)流傳熱,(3) 蒸汽冷凝,1) 蒸汽冷凝機(jī)理 冷凝方式： 膜狀冷凝 滴狀冷凝 兩種冷凝方式的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù): h滴狀冷凝h膜狀冷凝,2) 膜狀冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),垂直管外或壁面上的冷凝 1）液膜層流,2）液膜湍流,水平單管外冷凝,水平管束外的冷凝, 單根水平圓管與垂直圓管的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)之比,沸騰: 沸騰時(shí)，液體內(nèi)部有氣泡產(chǎn)生， 氣泡產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)h影響極大。 沸騰分類： 按設(shè)備尺寸和形狀不同

2、池式沸騰（大容積飽和沸騰） 強(qiáng)制對(duì)流沸騰（有復(fù)雜的兩相流） 按液體主體溫度不同 過冷沸騰：液體主體溫度t ts， 氣泡進(jìn)入液體主體后冷凝。 飽和沸騰：（常用） tts，氣泡進(jìn)入液體主體后不會(huì)冷凝。,液體沸騰傳熱及其影響因素,(1) 大容積飽和沸騰傳熱機(jī)理 氣泡能夠存在的條件：,2）必須有汽化核心, 汽泡產(chǎn)生的條件 1）液體必須過熱 提供必須的汽化熱量, 無(wú)汽化核心，氣泡不會(huì)產(chǎn)生 液體過熱度增大，汽化核心數(shù)增多,汽化核心：體積很小的孔穴或固體顆粒，氣泡 能附著在其周圍生長(zhǎng)。,實(shí)驗(yàn)條件: 大容積、飽和沸騰,(2) 大容積飽和沸騰曲線 曲線獲得：,AB段 ：自然對(duì)流，無(wú)汽泡產(chǎn)生，h 緩慢增加,CD段

3、 ：核狀、膜狀共存，膜覆蓋為主，t，h DEF段：穩(wěn)定膜狀沸騰，全部膜覆蓋， t，h 而后輻射作用加強(qiáng)， t，h,曲線分析:,BC段 ：核狀沸騰 *過熱度,汽化核心數(shù),氣泡產(chǎn)生和長(zhǎng)大速度, h * 汽膜覆蓋，使h 當(dāng)兩者作用相抵消，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)臨界點(diǎn)（C點(diǎn)） 臨界值：t、q、,問題：工業(yè)上，應(yīng)在哪個(gè)區(qū)域操作?,嚴(yán)格控制在核狀沸騰區(qū),問題：沸騰時(shí)，何處熱阻集中 靠近加熱面的液體薄層內(nèi)（同對(duì)流傳熱）， 但由于氣泡產(chǎn)生，使液體擾動(dòng)， 因此：,(3) 影響的因素 物性 壓力 溫度差 加熱壁面的影響,不同階段，影響不同, 粗糙壁面, h，光滑的壁面, h； 被油脂污染的壁面, h，清潔表面, h； 水平管

4、束沸騰傳熱，上排管 h 。,(4 ) 沸騰傳熱膜系數(shù) 參看有關(guān)手冊(cè)，管外沸騰傳熱更為常用。 （a）水在1054*105Pa壓力下的核狀沸騰,（b）不同液體在不同清潔面上的核狀沸騰,4.5 輻射傳熱 熱輻射舉例：太陽(yáng)能、裂解爐、紅外燈、高溫設(shè)備散熱 本節(jié)解決的問題： （1）何謂熱輻射 （2）輻射傳熱的基本概念、特點(diǎn) （3）輻射傳熱的基本規(guī)律 （4）輻射傳熱的傳熱量計(jì)算,發(fā)射輻射能,吸收輻射能,4.5.1 輻射傳熱基本概念 (1) 熱輻射,絕對(duì)溫度大于0的物體，都不停地以電磁波的形式向外輻射能量。 同時(shí)不斷吸收來(lái)自外界的輻射能。 物體以電磁波的形式向外發(fā)射能量的過程,稱為熱輻射。 一定波長(zhǎng)內(nèi)(0.

5、4-40m，主要是可見光和紅外光) ，具有熱效應(yīng)。,* 以電磁波形式傳播，不需要任何介質(zhì)進(jìn)行傳遞。 * 兩次能量形式轉(zhuǎn)化-內(nèi)能1 電磁波能內(nèi)能2 熱輻射可穿越真空，但對(duì)流、熱傳導(dǎo)不能 能在均一介質(zhì)中作直線傳播,服從光的反射、折射定律,(2) 特點(diǎn),(3) 輻射傳熱的規(guī)律,吸收率 反射率 透射率,黑體：能全部吸收輻射能的物體 A=1； 白體：能全部反射輻射能的物體 R=1； 透熱體：能全部透過輻射能的物體 D=1 灰體：能以相同的吸收率A， 吸收全部波長(zhǎng)輻射能的物體。 工業(yè)上，多數(shù)物體都可近似視為灰體(A相差不大)。,4.5.2 發(fā)射能力和輻射基本定律 (1) 發(fā)射能力 E (輻射能力) W/m

6、2 指：,一定溫度下，單位時(shí)間，單位面積上， 物體所能發(fā)射出的全部波長(zhǎng)的總能量。,一定溫度下，單位時(shí)間，單位面積上， 物體發(fā)射的某一波長(zhǎng)的總能量。,單色發(fā)射能力 E：W/m2 指：,黑體的發(fā)射能力 E0：,(2) 輻射基本定律 普朗克定律,灰體的發(fā)射能力 實(shí)驗(yàn)證明：, 斯蒂芬-波爾茨曼定律 表明黑體的發(fā)射能力與溫度的關(guān)系,C：灰體的發(fā)射系數(shù) CC0 C = f (物性、溫度、表面),表明灰體接近黑體的程度， 可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定（書P283表4.5.1）,黑度（發(fā)射率）,克?；舴蚨?設(shè)：A-灰體 B-黑體 A發(fā)射輻射能：全部被B吸收 B 發(fā)射輻射能：被A吸收- 被A反射-,熱平衡時(shí)，,即：對(duì)任何物體

7、，發(fā)射能力和吸收率比值為常數(shù)， 且等于同溫度下，黑體的發(fā)射能力。,即：同溫度下，任一物體吸收率等于黑度。,兩無(wú)限大平壁間輻射 有效輻射：,4. 5. 3 固體表面間的輻射傳熱 固體：可視為灰體， A=常數(shù)，A+R=1 輻射在固體表面進(jìn)行,：角系數(shù) (總能量被壁面攔截分率)。 =f (兩壁面形狀，大小，相對(duì)位置，距離等） 幾種簡(jiǎn)單情況的角系數(shù)(見P285表4.5.2，圖4.5.5),4.5.4 氣體的熱輻射,氣體：?jiǎn)?、?duì)稱雙原子氣體-近似透熱體。 多原子氣體(CO2、H2O汽) -高溫時(shí)具有很強(qiáng)發(fā)射和吸收能力。 氣體輻射特點(diǎn)： * 選擇性-只發(fā)射和吸收某一波長(zhǎng)范圍的輻射能； * 容積輻射特性-吸

8、收和發(fā)射在整個(gè)體積內(nèi)進(jìn)行； 熱輻射穿過氣體層時(shí)，輻射能量被沿途氣體 分子吸收而逐漸減少。,指：同時(shí)存在兩種以上傳熱方式的綜合傳熱現(xiàn)象。 例：設(shè)備表面的熱損失，對(duì)流 + 熱輻射 間壁換熱過程中，對(duì)流 + 導(dǎo)熱 (2) 設(shè)備熱損失計(jì)算 熱損失：,4.5.5 復(fù)合傳熱與設(shè)備熱損失的計(jì)算 (1) 復(fù)合傳熱,經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 （空氣自然對(duì)流時(shí)）： 平壁保溫層外 ： 圓管保溫層外 ：,(3) 絕熱層的臨界半徑 問題：加保溫層是否一定能保溫?,設(shè)：穩(wěn)態(tài)傳熱，管道外表面與環(huán)境間熱損失：,保溫層的選擇： 對(duì)需保溫的管子，ri一定。 如果要滿足保溫條件：,應(yīng)從、hT兩方面考慮， 選擇合適的保溫層材質(zhì)。,增加絕熱層厚度，熱損失可能增加，,增加絕熱層厚度，熱損失一定減小。,