原理课件10.ppt

4 ) 沸腾传热膜系数 参看有关手册 * 4.4 辐射传热 4.4.1 辐射传热基本概念 (1) 热辐射 绝对温度大于0的物体，都不停地以电磁波的形式向外辐射能量。 同时不断吸收来自外界的辐射能。 * 以电磁波形式传播，不需要任何介质进行传递。 * 两次能量形式转化: 内能1 →电磁波能→内能2。 (2) 特点 发射辐射能 吸收辐射能 热辐射主要是可见光、红外线 吸收辐射能 这种热量传递方式称谓热辐射 * ★　具有反射、折射和吸收的特性； ★　服从光的反射、折射定律； ★　能在均一介质中作直线传播。 (3) 辐射传热的特性 辐射能的吸收、反射和透射 Φ ΦD ΦA ΦR 吸收率 反射率 透射率 * 辐射能的吸收、反射和透射 Φ ΦD ΦA ΦR 吸收率 反射率 透射率 黑体：能全部吸收辐射能的物体 A=1； 白体：能全部反射辐射能的物体 R=1； 透热体：能全部透过辐射能的物体 D=1； 灰体：能以相同的吸收率A，吸收全部波长辐射能的物体。 工业上，多数物体都可近似视为灰体(A相差不大)。 * 4.4.2 发射能力和辐射基本定律 (1) 发射能力 E (辐射能力) W/m2 一定温度下，单位时间，单位面积上，物体所能发射出的全部波长的总能量。 一定温度下，单位时间，单位面积上，物体发射的某一波长的总能量。 △　单色发射能力 Eλ：W/m2 △　黑体的发射能力 E0： * 25000 0 2 4 6 10 8 5000 15000 35000 20000 10000 30000 1400℃ 1200℃ 1000℃ 800℃ 600℃ λ/μm 1.155×10－6Eλ,0 / Wm-2 普朗克定律图示 dλ (2) 辐射基本定律 ①　普朗克定律 * ② 斯忒藩-波耳茨曼定律（Stefan-Boltzmann) 表明黑体的发射能力与温度的关系。 * 灰体的发射能力 C：灰体的发射系数 CC0 C = f (物性、温度、表面) 实验证明： 表明：灰体接近黑体的程度， ε值由实验测定。 黑度（发射率） * ③　克希霍夫定律 说明：同温度下，任一灰体吸收率等于黑度 * 同时存在两种以上传热方式的综合传热现象。 例：设备表面的热损失，对流 + 热辐射 间壁换热过程中，对流 + 导热 (2) 设备热损失计算 4.4.5 复合传热与设备热损失的计算 (1) 复合传热 tw 环境 t 热损失： * 经验关联式： 空气自然对流时， 平壁保温层外 ： 圆管保温层外 ： 空气沿粗糙表面强制对流时， 空气流速 u≤5m/s hT=6.2+4.2u 空气流速 u5m/s hT=7.8u0.78 * (3) 绝热层的临界半径 设稳态传热，管道外表面与环境间热损失为： λ h ti t1 R1 t∞ R2 t∞ ri ro 绝热层的分析示意图 增加辐射面积，增加辐射能，热损失增加 保温层外壁温度降低，不利于联合传热，热损失减少 增加保温层厚度 * 热损失与绝热层外半径的关系 增加绝热层厚度，热损失一定减小。 增加绝热层厚度，热损失可能增加， * 保温层的选择： 对需保温的管子，ri一定。如果要满足保温条件， 应从λ、hT两方面考虑，选择合适的保温层材质。 r1 r2 r3 圆管外的保温 要使保温层的外径大于临界半径 * 作业 323页：10、23 * * 上节课介绍了无相变对流传热的机理和表面传热系数的计算， 而有相变的对流传热过程同样也非常常见，比如 相变的对流传热包括液体沸腾和蒸气冷凝 * 蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触，壁面处蒸汽就会液化，释放汽化热，将热量传递给壁面，实现热量传递。 当壁面处液体附着力小于表面张力时，液滴就会附着在壁面上。 液滴逐渐长大，脱离壁面。大部分壁面直接暴露在蒸汽中。这种冷凝方式称为滴状冷凝。 圆管内湍流 圆管内过度状况 没有充分发展 圆形弯管内湍流 圆形直管内强制层流 * 自然对流 管外强制对流 有折流板的管束 流体垂直流过管束 * 4.3.6 有相变化的对流传热 液体沸腾和蒸气冷凝 既是热交换过程也是流体流动过程，同时还有相变 化工生产中，有相变的对流传热过程非常常见 相变化传热优点 潜热大 表面传热系数大 饱和水蒸气冷凝温度恒定，易于控制 * (1) 蒸汽冷凝机理 蒸气与低于其饱和温度的壁面接触，蒸汽冷凝，释放汽化热 冷凝方式： ①　滴状冷凝