第四章传热参考模板范本.doc

1、第四章 传 热本章学习要求1 熟练掌握的内容 热传导的基本定律；平壁和圆筒壁的定常热传导的计算；传热推动力与热阻的概念；对流给热基本原理、对流给热方程及对流给热系数；传热速率方程、热量衡算方程、总传热系数、平均温差的计算；流体在圆形直管内作强制湍流时的对流给热系数计算；传热设备的设计型计算和壁温计算。2 理解的内容 传热的三种方式及其特点；间壁式换热器的传热过程；影响管内及列管管外对流给热的因素及各准数的意义；列管式换热器的结构、特点、工艺计算及选型；强化传热过程的途径；传热的操作型计算与换热器的调节。3 了解的内容 各种对流给热系数关联式的使用范围；相变流体对流给热的特点、计算及影响因素；热

2、辐射的基本概念、定律和简单计算；辐射、对流联合传热时设备热损失的计算；其它类型换热器的结构和特点。* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第一节 概述一、 传热在化工生产中的应用l 加热或冷却，使物料达到指定的工艺温度l 换热，回收能量，节能l 绝热，保温二、 传热的基本方式1、传导（又称导热） 藉分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递过程；2、对流 流体内部质点发生相对位移而引起的热量传递过程，对流只能发生在流体中。 (1) 自然对流：由流体内各点温度不同、密度不同，造成流体内部上升下降运动。 (2) 强

3、制对流：流体在某种外力的强制作用下运动而发生的对流。 *对流给热：流动流体与固体壁面之间的传热；3、热辐射以电磁波传递热量的过程；三、 间壁式换热器传热过程换热器按传热方式分 为：直接接触式换热器 蓄热式换热器 间壁式换热器 1、 冷、热流体通过间壁的传热过程分为三步： (1) 热流体将热量传给热流体侧壁面（对流给热）； (2) 热量由一侧传至另一侧（热传导）； (3) 热量由壁面传给冷流体（对流给热）；2、传热速率快慢的两个指标：（1） 热流量（传热速率）QJ/S W单位时间内通过传热面的热量。（2） 热通量q=Q/A W/m2第二节 热传导一、热传导的基本定律和导热系数1、热传导的基本定律

4、傅立叶（Fourier)定律通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比，其表达式为式中： Q导热速率，其方向与温度梯度方向相反，W； A导热面积，等温面面积，m2； l-导热系数，W/(m )；dt/dn温度梯度，两等温面的温度差Dt与其间的垂直距离Dn之比，/m或K/m。上式为对于一维、定态、均匀温度场。 2、 导热系数由傅立叶定律表达式得： 导热系数：表征材料导热性能的物性参数，l越大，导热性能越好，W/(m)或W/(mK)。 l的数值与物质的组成、结构、密度、温度及压强等因素有关。一般l金 l固 l液l气；强化传热，选用l大的材料；相反要削弱传热，选用l小的材料。（1）固体纯金属，；

5、非金属，（同样温度下，r越大，越大）。在一定温度范围内（温度变化不太大），大多数均质固体与t呈线形关系式中 0时的导热系数，W/(m)或W/(mK)；a 温度系数，对大多数金属材料为负值（a 0）。（2）液体液体中，水的导热系数最大。除水和甘油外，绝大多数液体，纯液体的大于溶液。（3）气体气体，。气体不利用导热，但可用来保温或隔热。二、 平壁的稳定热传导（一）单层平壁的热传导假设：(1) 平壁内温度只沿x方向变化，y和z方向上无温度变化，即这是一维温度场。(2) 各点的温度不随时间而变，稳定的温度场。单层平壁内的温度分布如右图所示；根据傅立叶定律，通过壁内任一x处等温面的热量为：积分上式得：式

6、中：平壁厚度，m2； t温度差，导热推动力 R导热热阻，/W；R单位面积的导热热阻，m2 /W（二）多层平壁的稳定热传导各层表面温度分别为t1、t2和t3 、t4，且t1 t2 t3 t4； 定态导热 Q=Q1=Q2=Q3 即根据等比定理可得：对n层平壁例4-2 已知：三层平壁，1=150mm、2=290mm、3=228mm；t1=1016、t4=34。 求：耐火砖和绝热砖间及绝热砖与普通砖间的界面温度t2、t3=?解： 耐火砖1 = 1.05 W/(m。 ) ; 绝热砖2 =0.15 W/(m。 );普通砖 3=0.81 W/(m。 );根据各单层平壁的导热速率公式得： t1=R1q=0.1

7、429416.5=59.5 ; t2=1016-59.5=956.5 t2=R2q=1.933416.5=805.1 ; t3=956.5-805.1=151.4 0.2815117.4普通砖1.933805.5绝热砖0.142959.5耐火砖热阻m2 /W温度差 材料 t3=151.4-34=117.4 ; 各层的温度差和热阻的数值列表： 由上面的计算结果可以看出：各层的热阻愈大，温度差也愈大；串联的导热过程，温度差与热阻是成正比的。（第一次课）三、 圆筒壁的热传导（一）单层圆筒壁的热传导设圆筒壁的内半径为r1，外半径为r2，内壁面温度为t1，外壁面温度为t2，且t1 t2，则通过半径为r

8、处厚度为dr圆筒壁的导热速率为： 将上式分离变量积分得 上式即为单层圆筒壁得导热速率方程式，写成平壁速率公式形式式中：Am内、外表面的对数平均面积。式中：rm-圆筒壁的对数平均半径; rm=(r2-r1)/ln(r2/r1) m; 当 r2/r12时，上述对数平均值均可用算术平均值代替。 (二) 多层圆筒壁的热传导 三层圆筒壁:各层的导热系数分别为：1、2、3 ； 各层的厚度分别为: 1 = r2 -r1 ; 2 = r3 -r2 ; 3 =r4 -r3 根据串联过程的特点可以写出三层圆筒壁的导热速率方程为： 或式中Am为各层内、外表面的对数平均面积。例 外径为150 mm的蒸汽管外包厚度为1

9、00mm的保温层，保温材料，蒸汽管外t=180，保温层外温度为40，求每米管长的热损失。解：圆筒壁的稳定热传导，通过各层的导热速率都相等，但其热通量都不相等。第三节 对流给热一、 对流给热基本方程和对流给热系数层流底层：质点只沿流动方向上运动，在传热方向上无质点的混合，温度变化大，传热主要以热传导的方式进行，热阻大，温差大。湍流（流体主体）：流体质点充分混合，温度趋于一致（热阻小），传热主要以对流方式进行，温差小。过渡区域：传热以热传导和对流两种方式共同进行，温度变化平缓。流体作湍流流动时，热阻主要集中在层流底层中。假设流体与固体壁面之间的传热热阻全集中在厚度为t有效膜中，膜内传热主要以热传导

10、的方式进行。虚拟膜厚度，m；热流体；冷流体。令，则 4-11a对流传热系数，W/(m2)；上式为对流给热方程，也称牛顿冷却定律二、影响对流给热系数的因素1、 流体的物理性质 对a影响较大的物性主要有、Cp、和（体积膨胀系数）等。l的影响：la；r的影响：rRea；cp的影响：cprcp单位体积流体的热容量大，则a较大；的影响: m Rea2、 流体的相态变化 沸腾或冷凝3、 强制对流的流动状态在外力作用下引起的流动运动，一般u较大，Re大，故a较大。4、 自然对流的影响 温差造成的密度差产生的流体升力gt ，一般u较小，a也较小 5、 传热面的形状特征和相对位置 特性尺寸l来表示不同的壁面形状

11、、尺寸影响流型；会造成边界层分离，产生旋涡，增加湍动，使a增大。（1）形状：比如管、板、管束等；（2）大小：比如管径和管长等；（3）位置：比如管子的排列方式；管或板是垂直放置还是水平放置。三、量纲分析法在对流给热中的应用 无相变对流传热系数a与l、u、Cp、gt 等因素有关，写成一般的函数形式为a=f( u ,l, , , , Cp , gt)将以上8个参数组合成4个无因次数群，分别为努塞尔特准数 Nu、雷诺准数 Re、普兰特准数 Pr和格拉斯霍夫准数 Gr，其表达式及其意义如下：表示自然对流影响的准数bgtL3 r 2/m2Gr格拉斯霍夫准数Grashof表示物性影响的准数cp m/ lPr

12、普兰特准数Prandtl确定流动状态的准数Lur/mRe雷诺准数Reynolds表示对流给热系数的准数aL/lNu努塞尔特准数Nusselt意义准数式符号 准数名称 准数中各符号意义： a-对流传热系数，W/m2 ； u流体的流速，m/s ； L传热面的特征尺寸 m ；圆管直径d；非圆形管，当量直径de。CP流体比热，KJ/Kg ； b流体的体积膨胀系数，1/； t 温度差，；注：计算各物性参数的温度-称为定性温度，一般有以下三种取法： （1）流体平均温度 t =(t1+t2)/2； （2）壁面的平均温度 tW ； （3）膜温流体和壁面的平均温度 tm=(t+tW)；（第二次课）四、流体无相变

13、时的对流给热系数（一）管内强制对流一、1、流体在圆形直管内作强制湍流 （自然对流忽略不计）式中n值：流体被加热时 n =0.4 ；流体被冷却时 n =0.3；应用范围：Re 10000， 0.7 Pr 120，低黏度（60,光滑管。特征尺寸： L取管内径 d；定性温度：取进、出口温度的算术平均温度其它情况：（1）过渡流2300Re10000时，先按湍流计算a，然后乘以校正系数（2）短管由于管入口扰动增大，a较大，乘上校正系数f。 （3） 高黏度流体要考虑壁面温度变化引起粘度变化对a的影响（m是在tm下；而mW是在tw下）。在实际中，由于壁温难以测得，工程上近似处理为：对于液体，加热时：，冷却时

14、： 例4-12 已知常压下空气在套管换热器中被加热，t1=20 C， V=60 m3/h，t2=80 C；套管换热器内管为573.5mm的钢管，L=3m。 试求：（1）管壁对空气的对流传热系数 （2）空气流量增加一倍，求对流传热系数。l解： 定性温度 t=(20+80)/2=50 C，查取50 C下空气的物性数据：m=1.9610-5 Pa s, =2.82610-2 W/(m C ), Cp=1.005103 J/kg. C =1.093kg/m3 空气被加热，n=0.4 a=0.023(/d) Re0.8 Pr0.4 =0.023(2.82610-2/0.05) 237000.8 0.69

15、70.4=35.5W/（ m2C） * 流体无相变，在圆形管内作强制湍流2、流体在圆形管内作强制层流Gr25000时，自然对流影响小可忽略适用范围：Re60Gr25000时，自然对流的影响不能忽略时，乘以校正系数3、流体在圆形弯管内或非圆形管内作强制对流(1)弯管 先按直管计算，然后乘以校正系数f式中d管径； R弯管的曲率半径。由于弯管处受离心力的作用，存在二次环流，湍动加剧，a增大。（2）非圆形管 应用圆管公式，用当量直径代替圆管直径。套管换热器环隙的传热当量直径为式中：d1套管换热器外管内径，m； d2-套管换热器内管外径，m；（二）流体在管外强制对流1、 流体垂直流过管束排列 直列错列（

16、流体湍动程度高，a大） 4-23适用范围：5000Re100即可达湍流。 换热器内装有圆缺形折流挡板（缺口面积为25%）时，壳程的对流传热系数关联式为应用范围：Re=2103 1106；特征尺寸：当量直径de ，根据管子排列形式分别计算；式中：t - 相邻两管之中心距，m ； do - 管外径，m。 流速uo根据最大截面积S计算，即 S=hD(1-do/t)式中：h - 挡板间距，m ； D - 换热器壳的内径，m 。（三）大容积自然对流冷表面或热表面（传热面）放置在大空间内，并且四周没有其它阻碍自然对流的物体存在，如沉浸式换热器的传热过程、换热设备或管道的热表面向周围大气的散热。（Re无影响

17、）Nu=C(Gr Pr)n （1）特性尺寸对水平管取外径do，垂直管或板取管长和板高H。（2）定性温度取膜温（t+tw）/2。（3）C,n=f（传热面的形状和位置,Gr,Pr），具体数值列在书表中。例4-6 见课本P146（第三次课）五、流体有相变时的对流给热系数（一）蒸汽冷凝1、蒸汽冷凝的方式膜状冷凝 热阻集中于液膜，膜越厚，a小滴状冷凝 a大滴状冷凝对流传热系数比膜状冷凝大510倍，工业上大多是膜状冷凝。2、膜状冷凝的给热系数1）蒸汽在水平管外冷凝单根圆管管束 式中：n水平管束在垂直列上的管子数。do 管外径，m； r-汽化潜热（ts下），kJ/kg；t-蒸汽的饱和温度ts和壁面温度tw之

18、差，C物性取液膜平均温度tm=(tw+ts)/2 下的值。2) 蒸汽在垂直管或板外冷凝层流：Re2100式中：L垂直管或板的高度，m； Q=Wr=aAt W-冷凝液量，Kg/s3、影响冷凝传热的因素 膜状冷凝传热的热阻集中在液膜内，液膜的厚度及其流动状况是影响冷凝传热的关键因素。1） 不凝性气体 在液膜表面形成气膜， a随不凝气含量增高，急剧下降。（含1%，a下降60%）设排放口排不凝性气体2） 蒸汽的过热程度 蒸汽过热，a下降3） 蒸汽的流速和流向 蒸汽与液膜流向相同，会加速液膜流动，使液膜变薄d,a；流向相反，会阻碍液膜流动，使液膜变厚d,a；但u时，会吹散液膜，a。4） 壁面的尺寸与位置

19、 液膜为滞流、蒸汽在单根管外冷凝时，水平管的 a 一般大于垂直管。 4、强化手段 使液膜变薄的措施将强化冷凝传热过程。如在垂直壁面上开纵向沟槽，以减薄壁面上的液膜厚度。还可在壁面上安装金属丝或翅片，使冷凝液在表面张力的作用下，流向金属丝或翅片附近集中，从而使壁面上的液膜减薄；使冷凝传热系数得到提高。例4-7，见课本P149（二）液体沸腾大容积沸腾 汽泡自由浮升，无强制对流 管内沸腾 汽泡不能自由浮升，两相流，强制对流1、大容积沸腾汽泡在加热面若干点（汽化核心）产生，液体有一定过热度，汽泡生成、长大，脱离加热面上浮，产生对流。2、沸腾曲线 右图为常压下水在大容器中沸腾传热的沸腾曲线示意图，表示沸

20、腾传热系数 a与热通量q随温差t=（tw-ts）的变化关系。 A-B段，DtDt5C，为核状沸腾，汽化核心数增大，汽泡长大速度增快，对液体扰动增强，a急剧增大；C - D段， t 25，为不稳定的膜状沸腾，汽泡生成速度汽泡长大脱离壁面速度，气泡相连形成气膜，a急剧下降。工业上一般维持沸腾装置在核状沸腾下工作，其优点是：此阶段下a大，tW小。3、影响沸腾给热的因素1）液体的性质 m、l、s、r等有影响；l或r，a；m或s，a。表面张力小，易形成汽泡离开壁面。2）温度差t 从沸腾曲线可知，温差Dt应尽量控制在核状沸腾阶段进行操作。3）操作压强 P，液体的饱和温度ts，使液体的ms，利于气泡形成和脱

21、离壁面， a。4）加热壁面情况 加热面越粗糙，提供汽化核心多，越有利于传热。六、对流给热小结注意区分不同情况计算a，注意数量级注意影响及强化措施第四节 传热计算一、 热量衡算 设换热器为绝热的，以单位时间为基准作热量衡算。 Q=Qh=QC式中： Q传热速率(设计时称为热负荷) ,W; Qh热流体放出的热量，W; Qh=Wh(Hh1-Hh2)=WhH Qc 冷流体吸收的热量，W; Qc=Wc(Hc2-Hc1)式中：W流体的质量流量，Kg/s 或 Kg/h; H单位质量流体的焓，KJ/Kg； c、h、1、2分别表示冷流体、热流体、进口和出口； 若两个流体都不发生相变化，则热衡算关系为： Q=Wh

22、Cph (T1-T2) = Wc Cpc(t2-t1)式中：CP -流体的平均比热容，KJ/（KgC) t-冷流体的温度， C； T-热流体的温度， C 若换热器中的热流体为饱和蒸汽冷凝时，热衡算式为 Q=Whr=Wccpc(t2-t1)式中：Wh-饱和蒸汽（即热流体）的冷凝速率，Kg/h； r-饱和蒸汽的冷凝潜热，KJ/Kg。 若蒸汽冷凝液的排出温度低于饱和温度，在热衡算时应再加上一项显热。Q=Wh r+ Cph (Ts-T2)=Wccpc(t2-t1)例，见P11例0-3二、传热速率方程 间壁换热器内冷、热流体通过管壁的传热速率： 式中：A换热器的总传热面积；m2 tm冷、热两流体的平均温

23、度差K-总传热系数；W/ m2C列管式换热器 A=ndl式中：n-管子根数； l管子长度 ； d- 管子直径，m ； 例：用300Kpa的饱和水蒸气将环丁砜水溶液从105C加热到115C，再送入再生塔，流量为200 m3/h,密度为1080kg/ m3，比热为2.93KJ/kgC ，总传热系数687 W/ m2C，平均温差tm=23.3C求蒸汽用量和所需换热面积。解： Q=Whr=Wccpc(t2-t1) 查表 300Kpa的饱和水蒸气 T=133.3C,r=2168KJ/kg（第四次课）三、传热平均温差tm 逆流 并流 错流 折流（一）恒温传热与变温传热时的温度差1、 恒温传热两个流体均有相

24、变化，热流体温度为T，冷流体温度为t； tm=T - t2、变温传热一侧变温时的平均温差两侧变温（二）平均温差tm的计算为方便计算，温差大的作t1，小的作t2例：见课本P156例4-10(三)、错流和折流时的平均温度差Underwood Bowman法讨论：流向的选择 1逆流的平均温差最大，并流最小，其它流动型式的Dtm介于两者之间。从提高传热推动力来言，逆流最佳。1）在热负荷Q、K相同时，采用逆流可以较小的传热面积A完成相同的换热任务；2）在热负荷Q、A相同时，可以节省加热和冷却介质的用量或多回收热。3）逆流时，传热面上冷热流体间的温度差较为均匀。2在某些方面并流也优于逆流。如工艺上要求加热

25、某一热敏性物质时，要求加热温度不高于某值（并流t2maxT2）；或者易固化物质冷却时，要求冷却温度不低于某值（并流T2min0.9，绝不能使j0.8，否则另外选其他流型。四、传热系数（一）总传热系数的基本计算式 总传热速率方程、管内外对流传热速率方程和通过管壁的导热速率方程写成推动力与阻力之比的形式，分别为 热流体，管内对流传热速率方程： 通过管壁的导热速率方程：冷流体，管外对流传热速率方程： 根据串联过程特点可以写出：式中A为换热器的总传热面积，A=ndL式中：n-管子根数； L管子长度，m ； d- 管子直径，m ； A 可以取Ai、Ao和Am（计算时d 取di、do、dm），相应总传热系

26、数K要与之对应，分别取为Ki、Ko、Km；式中： Ai、Ao、Am 分别为内表面面积、外表面面积和平均面积； Ki、Ko、Km-分别为基于内表面积、外表面积和平均面积的总传热系数； 其间关系为： KiAi = Ko Ao = Km Am ； Ai Am Km KoA=Ao, K=Ko ; 代人K 的关系式得用同样的方法可以导出形式完全相同的Ki、Km 计算式。(二) 污垢热阻 令污垢层的导热热阻为RS, 管内污垢热阻为RSi,管外污垢热阻为RSO,则总传热系数KO的计算式(总热阻公式)应写为: 常见流体污垢热阻的经验数据见P161表4-8，为消除污垢热阻的影响，应定期清洗换热器。( (三)讨论

27、 1、若传热面为平壁： 当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时，上式可简化为：2、若ai aO, 则 1/K1/ aO ；总热阻主要集中在管外侧，K aO ，欲提高K值，关键在于提高管外侧的aO ；若两个a相差 不多，需同时提高两侧的a值。3K跟据生产实际经验数据选取或直接测定（表4-9）例 某列管换热器由252.5mm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ai为50W/（m2C）,管外侧水的ao为1000W/ (m2C)，空气侧的污垢热阻Rsi=0.510-3m2C/W，水侧的污垢热阻Rso=0.210-3 m2C/W，钢的为45W/（m2C）。试求基于管外表面积的

28、总传热系数K。解： 所以 K=37.2W/（ m2C） 例 （1）上题将ai提高一倍；(管壁热阻和污垢热阻很小可忽略) （2）将ao提高一倍；计算结果表明，K值总是接近热阻大的流体侧的a值；提高空气侧的a值对提高K值最有效。（第五次课）五、传热计算例 在一列管换热器内,用110的饱和水蒸汽加热管内的湍流流动的空气,使其从30 升至45,若将空气的流量增加一倍而入口温度不变，试求加热蒸汽量为原用量的倍数. 忽略管壁热阻、垢层热阻和热损失,并忽略因空气出口温度变化所引起的物性变化. 解： Q=rWh=WcCpt=K1Atm原条件下: T 110 - 110 t 30 - 45 t 80 65 空气

29、流量增加一倍时,空气出口温度为t2,则 K气 气2/气1=(u2/u1)0.8=20.8=1.741 K2/K1=1.741试差得 t2=43.2所以加热蒸汽用量增加倍数:W h 2/W h 1=2WcCp(43.2-30)/(WcCp15)=1.76例 某厂用套管换热器每小时冷凝2000kg的甲苯蒸汽,冷凝温度为110，潜热为 360kj/kg,甲苯蒸汽冷凝传热系数为10000w/ m2.冷却水于15,以4500kg/h的 流量进入573.5mm的管内作湍流流动,其对流传热系数为1500w/m2.管壁热阻和 污垢热阻忽略不计,水的比热为4.18kj/kg;试求: (1)该换热器传热面积A为多

30、少? (2)若夏天冷却水进口温度升至20 ,操作时将冷却水量加大一倍,原换热器能否完成 任务?解： (1)求传热面积A 由热量衡算求冷却水出口温度t2 Q=Whr=WcCpc(t2-t1)=(2000/3600)360103 =(4500/3600)4.18103(t2-15)解得 t2=53.5 T=110 T=110 15 53.3 tm=(95+56.7)/2=75.9 1/K=1/o+(1/i)(do/di)=1/10000+(1/1500)(57/50) 得 K=1163(w/m2) A=Q/(Ktm)=(2000360000)/3600)/(116375.9)=2.27m2 (2)

31、当水初温为20时,水量增加一倍,原换热器能否完成任务? 新工况 : t1=20 , Wc=2Wc=9000(kg/h) 设新工况下的总传热系数为K，则 : 1/K=1/10000+(1/(150020.8)(57/50) 得 K=1866(w/m2 ); 解得 t2=50 新工况冷凝蒸汽量为量 Wh=Q/r=90004180(50-20)/360000=3135(kg/h)或: Wh=Q/r=KAtm/r=3173(kg/h)故原换热器能完成每小时冷凝2000(kg)甲苯蒸汽的任务。例某工厂用200kPa(绝压)的饱和水蒸气将常压空气由20加热至90，空气流量为50000m3/h.。今仓库有一

32、台单程列管换热器，内有38mm2.5mm的钢管151根，管长3m。若管程空气和壳程水蒸气的对流传热系数分别为65W/m2和10000 W/m2，两侧污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，试核算该换热器是否满足要求？解 1、计算热负荷Q已知 t1=20，t290；qvc=5000m3/s，从附录中查得在平均温度时，空气得比热容cpc=1.005kJ/(kg),空气在55时得密度c=1.076kg/m3。则空气走管程，则热负荷 QQcWcCpc(t2t1) 1.4941.005103（9020） 105134W 2、计算平均传热温度差tm已知t1=20，t290；从附录中查得200kPa的饱和水蒸气的Ts

33、120.2。有 t1Tst1120.220100.2 t2Tst2120.29030.2所以 3、计算传热系数K已知i65W/(m2)，o10000 W/(m2)；根据题意，两侧污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，则有 4、计算传热面积要求换热器需具有的传热面积 换热器本身具有的传热面积 A实/A需54.05/32.071.69，能满足要求。 壁温的估算 在热损失和某些对流传热系数（如自然对流、强制层流、冷凝、沸腾等）的计算中都需要知道壁温。此外选择换热器类型和管材时，也需要知道壁温。下面来看壁温的计算。对于稳态传热：利用上面的公式计算壁温，得：；讨论：1一般换热器金属壁的l大，即/lAm小，热阻小

34、，tW=TW；2当tW=TW，得，说明传热面两侧的温度差之比等于两侧热阻之比，即哪侧热阻大温差大；如，得：，TW接近于T，即a大热阻小侧流体的温度。3如果两侧有污垢，管壁较薄。例 见课本P166 例4-17（第六次课）七、工业热源和冷源对热源与冷源的要求：1、温度必须满足工艺要求；2、易于输送，使用和调节；3、腐蚀性小，稳定性好，不易结垢，价廉易得。（1）加热剂工业中常用的有热水（40100）、饱和水蒸气（100180）、矿物油或联苯或二苯醚混合物等低熔混合物（180540）、烟道气（5001000）等；除此外还可用电来加热。（2）冷却剂工业中常用的有水（2030）、空气、冷冻盐水、液氨（-3

35、3.4）等等。第五节 热辐射第六节一、 基本概念1、 概述辐射：物体以电磁波形式传递能量的过程。 电磁波波谱： 50 0.4m 0.76 m 80m 600m 紫外线 可见光 红外线 微波 其中波长为 0.4 20m的可见光与部分红外线称为热射线，在辐射传热中，起决定作用。 热射线服从光的反射和折射定律。设投射到某物体上的总辐射能为Q，其中能量QA被吸收，能量QR被反射，能量QD透过，则 QA+QR+QD=Q QA/Q+QR/Q+QD/Q=1 或 A+R+D=1 （4-75a）式中：A =QA/Q - 物体的吸收率； R=QR/Q - 物体的反射率； D=QD/Q - 物体的透过率；A=1 的

36、物体称为黑体 ； 无光泽黑漆表面，A=0.96-0.98,雪花A=0.99 R=1 的物体称为白体； 镜面R=0.99 D=1 的物体称为透热体 ；单原子气体和对称双原子气体，He,O2A+R=1，D=0 灰体 对各种波长具有相同吸收率的理想化物体灰体：以相同的吸收率且部分地吸收由0到的所有波长范围的辐射能的物体；灰体是不透热体，。 实际物体的A、R、D的大小决定于物体的性质、表面状况、温度及辐射线的波长等。2、黑体的辐射能力 物体的辐射能力：物体在一定的温度下，单位表面积、单位时间内所发射的全部波长的总能量，用E表示，单位为 W/。根据斯蒂芬波尔茨曼（StefanBoltzmann）定律，黑

37、体的辐射能力为 E0=soT4=Co(T/100)4;式中： so-黑体的辐射常数， so =5.6710-8 W / ( m2K4) C0=黑体的辐射系数C0= 5.67 W/ ( m2K4)例 某黑体表面温度分别为37和637时的辐射能力37 637黑体的辐射能力与其表面的绝对温度的四次方成正比，辐射传热对温度异常敏感，低温时热辐射往往可以忽略，而高温时则成为主要的传热方式。3、实际物体的辐射能力实际物体的辐射能力恒小于黑体的辐射能力黑度：灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比， =E/E0 (4-78)则 E=E0=C0 (T/100)4 (4-79) 决定于物体的性质、表面状况等，由实验测定。4、灰体的辐射能力和吸收能力灰体的辐射能力: E=C(T/100)4;式中：C-灰体的辐射系数, W/ ( m2K4);C与物体的性质、表面状况及温度等有关。克希霍夫（Kirchhoff）定律