过控专业英语unit13.ppt

Unit 13 Principles of Heat TransferUnit 13 热量传递原理 实际上，由化学工程师执行的所有操作都有热能的产生或吸收。因此，控制传热的定律和以控制热流为主要目的的仪器的类型都是很重要的。 1.热流的本质 当具有不同温度的两种物体相接触的时候，热量就会从高温物体流动到低温物体。净热流的方向总是朝着温度降低的方向。热量可能流动的机理有三种：传导、对流、辐射。 传导 如果在一个连续的物体中存在温度梯度，热量的流动不伴随任何可见的物质的运动。这种热量流动叫做传导。在金属的固体中，热传导是由自由电子的运动引起的，而且在热传导率与电导率之间有着紧密地联系。在那些导电性差的固体和大多数液体中，热传导是由单个分子的沿着温度梯度的动量传递引起的。在气体中，传导是由分子的无规则运动引起的，以至于热量由热的区域向冷的区域扩散。最为常见的在不透明固体中热传导的例子就像炉子的砖墙或者管子的金属壁面。 对流 当宏观的流体颗粒流动穿过某特定的表面，比如某一控制体积的边界，它会带来定量的热焓。像这种热焓的流动被称为热对流或者简单对流。由于对流是一种宏观现象，因此只有当力作用在微团或者液流上且该力能够克服摩擦力并维持其运动时，这种传递现象才能发生。对流域流体力学联系紧密。实际上，从热动力学上看，对流不被看成是热量流动，而是被看成热焓的通量。实际上，很难将对流和纯传导截然分开，因此，将二者概括起来称为对流时，热对流的识别就很方便了。对流的例子，比方靠湍流漩涡引起的热焓的传递或者由温暖的空气流过并离开普通换热器引起的热焓的传递。 自然对流和强制对流 用于产生流体中对流流动的力有两种。如果流动是由密度差引起的浮力导致的，而且这种密度差是由流体微团的温度梯度引起的，那么这种流动称为自然对流。空气通过散热器的流动就是自然对流的一个例子。如果热流是由机械区分的作用（比如泵或者搅拌器）引起的，流动是与密度梯度相独立的，那么称这种对流为强制对流。热量流动到通过一个加热了的管子泵送而来的流体上就是强制对流的一个例子。在同一流体中，两种类型的力可能同时都很活跃，因此自然对流和强制对流是同时发生的。 辐射 辐射是指依靠电磁波来传递能量的形式。如果辐射通过一个空的空间，它不会转变为热量或者其它任何形式的能量，也不会转移它的路径。然而，如果在它经过的路径中有物质出现，辐射就将被传导、反射或吸收。只有那些被吸收的能量才以热量的形式出现，而且这种转变是定量的。例如，熔化的石英，实际上（以这样的方式）传送那些所有传递给它的辐射：一个被研磨的不透明的表面将吸收大部分它所接受的辐射，而且将把它定量的转化成热量。 2.传热率 热通量 热传递计算是以传热表面积为基础的，用每小时每平方英尺热流流过的表面的热量单位表示（或者称为每平方米的瓦特数）。单位面积的传热率称为热通量。许多传递热量的设备中，传递表面是有管子构成的。那么，热通量既可以以管子的内表面为基础，有可以以外表面为基础。尽管可以任意选择，但需要明确的声明，因为两者的热通量的数值是不同的。 流束平均温度 当一种流体被加热或者被冷却时，温度在整个流动的区域会变化。如果流体是被加热的，流体在加热壁面上的温度最高，朝着流动中心温度降低。由于这种跨越整个区域的温度梯度的存在，所以有必要说明什么是流体的温度。大家一致认为，流束的温度就是假设把流过所研究截面的全部流束取出并绝热混合后所达到的均匀温度。如此定义的温度叫做平均流束温度或混合温度。 * 术语：heat transfer;conduction;convection;radiation 术语：gradient; motion;solid;electron;random motion; 术语：enthalpy;the force of friction;turbulent flow; 短语：not…but; 术语：natrual convection; forced convection;buoyancy force; density; pump; agitator; 术语：electromagnetic wave;reflect；quantitative; 单原子的和双原子的气体是很显然的易热辐射的，很容易发现热量即靠辐射又靠传导-对流的方式流过大量的这种气体。比方说，热量从一个散热器或未保温的主管线损失到周围的空气中，热量在炉子以及其他的高温的气体加热的装置中传递。两种机理是相互独立的、并行发生的， 以至于某种形式的热量流动能够被另一种形式控制或者改变。传导-对流和辐射可以分别研究，当他们都很重要时他们的影响可以叠加。通常，高温时辐射是重要的，与流体流动的环境是独立的。传导-对流对流动环境是敏感的，相对来说不受温度水平的影响。 术语：a