04第四章传热.ppt

夹套要装在容器外部，在夹套和器壁间形成密闭的空间，成为一种流体的通道。 使用注意事项： 该换热器结构简单，主要用于反应器的加热或冷却。适于传热量不大的场合，为提高传热性能，可在容器内安装搅拌器，使器内液体作强制对流。 当用蒸汽进行加热时，蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管中排出。 用于冷却时，则冷却水由下部进入，由上部流出。 由于夹套内部清洗困难，故一般用不易产生垢层的水蒸汽、冷却水等作为载热体。 5 夹套式换热器 由刮板在靠近传热面处连续不断地运动，使料液成薄膜状流动。换热器由内面磨光的中空圆筒和带有刮板的内转筒以及外圆筒所构成。内转筒与中间圆筒内面之间狭窄的环形空间即为被处理料液的通道。 刮板的作用： 提高换热器的传热系数； 形成乳化、混合和增塑作用。 优点：传热系数高，拆装清洗方便。 缺点：功率消耗大。 6 旋转刮板式换热器 混合式换热器常用于蒸汽的冷凝或气体的冷却器，有时兼作除尘器以及增湿或减湿之用。 1、喷射式冷凝器 用逐渐收缩的锥形喷嘴将水或其他液体冷却剂喷射，致使产生一定的真空度，使得水蒸气吸入，经导向板进入混和室，使其冷却。适用于真空系统中水蒸气的排除。 2、填料式冷却器 冷水从上部喷淋，与上升的蒸汽在填料层内接触，从而发生传热和传质。 3、孔板式冷凝器 二、混合式换热器 1、热辐射能 物质受热激发起原子的复杂运动，进而向外以电磁波的形式发射并传播的能量。接受这种电磁波的物体又将吸收的辐射能转变成热能。 —10-10—1010— 1 102 104 106 10-4 10-2 10-6 γ射线 无线电波 微波 X射线 紫外 热射线 红外 能被物体吸收而转变成热能的辐射线称作热射线。 2、电磁波的波长范围及热射线 第七节 热辐射一、基本慨念 3、吸收率 A，反射率 R 和透过率 D 4、黑体、白体和透体 黑体 A=1 白体 R=1 透体 D=1 根据能量守恒定律： 6、单色辐射能 Eλ及 Plank’s Law 单色辐射能：一定温度下从单位物体表面在单位时间内发射单一波长辐射的辐射能，其单位为 W/m2 5、灰体和黑度 灰体： 能吸收从0~无穷长的所有波长范围的辐射能且吸收率相等的物体称灰体。 黑度ε：辐射率 黑体的单色辐射能 Ebλ 可用Plank’s Law 精确地描述： 由黑体辐射谱中能量分布图可知：随着温度的提高，物体最大辐射能渐向波长缩短的方向移动。 E bλ λ T=1400 K T=1200 K 0 10 Ebλ—黑体的单色辐射能力，w/m3 λ—波长，m T—物体的热力学温度，K C1—常数，其值为3.743×10-16W·m2 C2—常数，其值为1.4387×10-2m·K 7、斯蒂芬—波尔茨曼（Stephen-Boltzman ）定律 全辐射能为所有单色辐射能之和，即 对黑体 σ称为斯蒂芬—波尔茨曼辐射常数，其值为 5.67×10-8 w/(m2·K4) c0称为黑体辐射系数 上式说明，黑体的全发射能力正比于热力学温度的四次方，此关系称为斯蒂芬—波尔茨曼定律，亦称四次方定律。 (W/m2) C 1—2 称为总辐射系数； φ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。 二、两固体间的辐射传热 总辐射系数与角系数 习题1 蒸汽管道的外径为壁面220 mm ,其上覆盖一层厚为200 mm 的保温层。蒸汽管外表面温度为177℃ ，保温层外表面温度为40 ℃，保温材料 λ = 0.52 + 9×10-4 t (w/m·℃) 。求 每米管长之热损失。 解： 分离变量积分 习题2 （传热综合问题） 在1m长的套管换热器中用热水将管内的果汁从t1=10 ℃加热至t2=50 ℃ ，热水从进口温度T1=98 ℃降至T2=68 ℃ ，两流体并流流动，求（1）欲将果汁加热至 t?2=60 ℃ ，管长需增加多少米？ （2）若改用逆流操作后管长增加多少米？（上述各工况下热水、果汁的流量，入口温度，所有的物性参数均不变且忽略热损失） 解：换热器中两流体无相变化，则有 Q=Whcph(T1-T2)=Wccpc(t2-t1) Q=Whcph(98-68)=Wccpc(50-10) （a） 当果汁加热至 t?2=60 ℃时，设水的出口温度为T2?，根据题意有 Q=Whcph(98-T?2)=Wccpc(60-10) （b） 联立式a和b，解得： T?2=60.5 ℃ 对于第一种工况： 对于第二种工况： 由总传热速率方程： Q=KSΔtm ，