三种传热形式.pptVIP

* 管内沸腾换热 过冷水强制对流换热阶段 过冷沸腾换热 饱和沸腾换热阶段 液膜强制对流换热阶段 湿蒸汽强制对流换热阶段 过热蒸汽的强迫对流换热 * 凝结换热 蒸汽与低于相应压力下饱和温度的冷壁面接触时，就会被冷却而凝结成液体依附在壁面上，同时放出汽化潜热给壁面，这种现象叫凝结换热。 a)膜状凝结换热 b)珠状凝结换热 润湿性液体在冷壁面上会铺展成一层完整的液膜，称为膜状凝结。 非润湿性液体的蒸汽凝结时，凝结液体在冷壁面上凝聚成一颗颗小液珠，并逐渐成长。在重力作用下液珠向下滚落，同时将沿途的液珠带走，壁面重复液珠的形成和成长下落的过程，这种凝结形式称为珠状凝结。 * g 膜状凝结 沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度直接影响了热量传递。 珠状凝结 当凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结（可能大几倍，甚至一个数量级） g 珠状凝结换热远大于膜状凝结，但珠状凝结很难保持，工程中遇到的凝结换热大多属于膜状凝结。 * 影响膜状凝结的因素 1. 不凝结气体 不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使饱和温度下降，减小了凝结的驱动力 2. 蒸气流速 流速较高时，蒸气流对液膜表面产生粘滞应力： 如果蒸气流动与液膜向下的流动同向时，使液膜拉薄，h 增大；反之使 h 减小。 3. 管子的排列方式 4.冷却表面的影响 粗糙度，结垢生锈 无波动层流 有波动层流 湍流 液 膜 气 膜 tw ts tv * 凝结表面的几何形状 强化凝结换热的原则——尽量减薄粘滞在换热 表面上的液膜的厚度。 可用各种带有尖峰的表 面使在其上冷凝的液膜 拉薄，或者使已凝结的 液体尽快从换热表面上 排泄掉。 * 对流换热总结 1 液体对流换热强于气体 2 强制对流换热强于自然对流，有相变的换热强于无相变的换热 3 横向冲刷换热比纵向冲刷强烈，叉排换热比顺排强烈 三、热辐射（Thermal radiation） 1.定义 辐射：物体通过电磁波来传递热量的方式。 实质：由于热的原因引起物体内部电子的震动，通过由此而产生的热射线向外发射辐射能。 辐射换热：物体间靠热辐射进行的热量传递 Radiation heat transfer 热辐射：热射线的传播过程 电磁波谱 2.辐射换热的特点 ——不需要冷热物体的直接接触；即：不需要介质的存在，在真空中就可以传递能量 ——在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换 物体热力学能 电磁波能 物体热力学能 ——无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量;总的结果是热由高温传到低温 物体能将外界投射来的辐射能全部吸收－－黑体 3 辐射能的吸收、反射和投射 能量守恒原理 吸收率 反射率 透射率 物体能将外界投射来的辐射能全部反射 入射角等于反射角－－镜体；漫反射－－白体 外界投射到物体上的辐射能全部透过物体－－透明体 固体、液体：对辐射能的吸收只在物体表面薄层内进行，可认为其透射率：D=0 3. 辐射能的吸收、发射和投射 表面辐射 气体：对热辐射几乎不能反射，即：R=0 对称的双原子气体、纯净空气，可认为其基本不吸收辐射能，即A≈0 体积辐射 4.斯蒂芬-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann law） 黑体的辐射能力与吸收能力最强 Ludwig Boltzmann (1844-1906) 黑体向外发射的辐射能： — 绝对黑体辐射力 — 黑体表面的绝对温度（热力学温度） — 斯蒂芬-玻尔兹曼常数， 实际物体辐射能力：低于同温度黑体 — 实际物体表面的发射率（黑度），0~1；与物体的种类、表面状况和温度有关(Emissivity) 对于两个相距很近的黑体表面，由于一个表面发射出来的能量几乎完全落到另一个表面上，那么它们之间的辐射换热量为 ： T1 T2 Q A 本章小节 掌握以下内容： 热热量传递的三种基本方式，传热过程，以及热阻概念等 能对工程实际中简单的传热问题和现象进行分析（由那些换热方式和环节组成） 能利用三个定律进行简单的计算 能解释一些与传热有关的现象 * * 需要分析对流换热系数在各个区域内的变化趋势 * 4. 圆筒壁内温度分布： * 5. n层圆筒壁 导热热流量可按总温差和总热阻计算 通过单位长度圆筒壁的热流量 各层接触面上的温度 * 例 锅炉炉墙由三层材料组成：内层为耐火砖，厚度230mm， 导热系数为1.1W/(m?K)；中间层为石棉隔热层，厚度为60mm， 导热系数为0.1W/(m?K)；外层为红砖，厚度为