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第四章 传 热 解：此题为传热综合应用计算题 80 20 10 17 63 10 80 20 10 17 70 3 三、壁温的计算 在计算对流传热系数α时，有时需要知道壁温 应用时注意以下几点： ①若上式中各项都已知，则可直接求取壁温； ②若上式中有一项未知，采用试差法来求。例： 若想求tW ，已知Q，t（T），α未知， α与tW 有关， 则先设tW 。试差法步骤如下： 设tW→根据tW 计算α →将所得α值代入上式，校核 tW 是否与所设相符，若不相符→重新设tW，计算 第五节 辐射传热 一、基本概念 1、热辐射：因物体自身温度而发出的辐射能称为 热辐射。 2、热辐射的波长范围： 紫外线 可见光 红外线 微波 无线电波 4×10-7 8×10-7 10-3 0.3 热射线 电磁波波长范围，m 热射线波长：0.4——40μm 3、热辐射的特点： （1）性质与光一致； （2）辐射传热条件为有温度差存在； （3）凡是温度在0K （-273℃）以上的物体都能 发出热射线； （4）热射线遇到物体时，其能量一部分被吸收， 一部分被反射，一部分可以透过。 3、黑体：吸收率为1的物体； 白体（镜体）：反射率为1的物体； 透热体：透过率为1的物体； 灰体：对所有波长的辐射能都具有相同的吸收率。 二、物体的发射能力： 1、发射能力（E）：物体在一定温度下，单位表面积、单位时间所发射的全部波长（λ=0→∞）的总能量称为该温度下的发射能力。 W/m2 2、单色发射能力（Eλ）：物体在一定温度下，单位表面积、单位时间发射某一波长的能量，称为该温度下的单色发射能力。 3、斯蒂芬—波尔兹曼定律（黑体的发射能力） σ—斯蒂芬—波尔茨曼辐射常数，5.67×10-8 w/(m2·K4) c0—黑体辐射系数， 5.67w/(m2·K4) T—黑体表面绝对温度，K 4、灰体的辐射能力 c—灰体的辐射系数，w/(m2·K4) T—灰体表面绝对温度，K 5、黑度（ε） 三、克希霍夫定律（灰体黑度与吸收率之间关系） 灰体 黑体 E Eb AEb （1-A）Eb 当两壁面温度相等时，两壁间 辐射传热达到平衡， 四、两固体间的相互辐射 C 1—2 称为总辐射系数； ψ称为角系数，表示由辐射面A发射出的能量为另一物体所截获的分数，与两物体几何排列和面积有关。 当一个物体被另一物体包围时， ψ=1。 化厂蓄热室动画 焦化厂蓄热室 热流体和冷流体分别流过间壁，从而使热流体的热量传递给冷流体。间壁式换热器体积小，传热面积大，在化工厂有着广泛的用途。 传热实验装置 这是测定给热系数的实验装置 列管和螺旋板式换热器 * * 第一节 概 述 一、传热的方法 热传导、对流传热、辐射传热 二、学习内容及目的 1、掌握各种传热过程的基本原理 2、掌握总的传热速度方程及其应用计算——传热计算 3、掌握总的传热系数K及传热平均温度差的计算 4、了解对流传热系数的建立及辐射传热的规律 第二节 热传导 一、傅立叶定律——热传导的基本理论 热传导的定义：依靠物体内自由电子运动或分子原位振动，从而导致热量的传递，即热传导。 1、几个概念 温度场：一个空间各点温度随时间的分布，称为温度场。 稳定的温度场：各点温度不随时间变化。 等温面：温度场中，温度相等的点组成的面。（等温面之间不相交） 温度梯度：温度沿着温度增大方向的变化率。dt/dx 2、傅立叶定律 二、平壁的稳定热传导——傅立叶定律应用 1、单层平壁 t 0 b x t2 t1 2、多层平壁 A为同一个值 例4-1 某冷库壁内外层砖壁厚各为12 cm ，中间夹层 填以绝热材料，厚10 cm 。已知砖的导热系数为 0.70 W/ （m·K） ，绝热材料的导热系数为 0.04W/（m·K）。墙的外表面温度为10 ℃ ，内表面温 度为-5℃ 。试计算进入冷库的热流密度及绝热材料与 砖墙两接触面上的温度。 解：根据题意， 三、圆筒壁的稳定热传导 1、单层圆筒壁的稳定热传导 比平壁复杂，传热面积 A是个变量。 对于同一管子，L内外一致，只有r 在变， 如图所示 --圆筒长 --圆筒的内半径 --圆筒的外半径 --圆筒中任意处半径 L r1 r2 r1 r2 r L t2 t1 2、多层圆筒壁的稳定热传导 解： 界面温度 每米管长的热损失： (a) (b) t3 解得： 第三节 对流传热 一、间壁两侧的传热分析 冷、热流体通过间壁传热应用最多 特点： 1、冷、热流体中心，为湍流， 温度无差别； 2、靠近管壁处，存在层流底层，传热以传导方式进行； 3、热量在管壁内也以传导方 式进行； 4、传热阻力主要集中在层流底层，称传热有效膜，传 热快慢主要由此处的速度决定。