第三章 热量传递.ppt

Thank for watching! 作业：P90 12，14，15，17 * 黑体：能吸收全部辐射能的物体。 A=1, R=D=0， 镜体：能全部反射辐射能的物体。 R=1, A=D=0 黑体 白体 透热体 灰体 4.1 热辐射的基本概念 透热体：辐射能全部透过物体。 D=1, A=R=0。例如对称双原子气体O2、N2、H2等都是透热体。 灰体：只能部分地吸收所有波长范围的辐射能。工业上常见固体材料被称作“灰体”。 固体材料的吸收率和反射率的大小取决于物体的性质，温度和表面状况。 4.1 热辐射的基本概念 灰体的黑度：灰体吸收辐射能的能力与同温度下黑体吸收辐射能的能力之比，以ε表示 说明：物体的黑度在数值上等于物体的吸收率 4.1 热辐射的基本概念 材料 温度[℃] ε 红砖 20 0.93 耐火砖 — 0.8~0.9 钢板(氧化的) 200~600 0.8 钢板(抛光的) 940~1100 0.55~0.61 铝(氧化的) 200~600 0.11~0.19 铝(抛光的) 225~575 0.039~0.057 铜(氧化的) 200~600 0.57~0.87 铜(抛光的) — 0.03 铸铁(氧化的) 200~600 0.64~0.78 铸铁(抛光的) 330~910 0.6~0.7 某些工业材料的黑度 4.1 热辐射的基本概念 4.2 斯蒂芬-波尔茨曼定律 1. 普朗克定律 物体的辐射能与温度及其发射光波的波长有关。 (千卡·米3·时-1) 式中：C1 = 0.3216 千卡·米2·时 C2 = 1.4387×10-2 米·K 2. 斯蒂芬—波尔茨曼定律 黑体的辐射能力与温度的四次方成正比。 若令 则 代入上式后，可得： 式中：C0---黑体的辐射系数，其值为5.77 W·m-2·K-4。 黑体的辐射能力与绝对温度的四次方成正比。高温下辐射传热成为主要的传热方式。 物体的辐射能力-E :单位时间内物体单位面积发射总辐射能，因次为W/m2。 C0黑体辐射系数，C0=5.77W/(m2·K4)。 黑体辐射能力E0与绝对温度T关系为： 4.2 斯蒂芬-波尔茨曼定律 实际物体的辐射能力： 4.2 斯蒂芬-波尔茨曼定律 发射或反射的能量不一定能全部投射到对方物体上，因此，在计算两固体间辐射传热时，必须考虑两物体的吸收率与反射率，形状与大小，以及两者之间的距离和位置。 4.3 两固体间的辐射传热 C1-2——总辐射系数，它与两个灰体的黑度和相对位置有关; A——辐射面积，m2; φ——角系数，表示物体1发射能量被物体2截获的百分率。 较高温度的物体1传给较低温度的物体2的辐射热量： 4.3 两固体间的辐射传热 当被加热物很大，把热源包在里面: A2A1, =1, 5.1 总传热系数和总传热速率 5.2 传热平均温度差 5.3 传热过程的强化途径 §5 传热过程的计算 5.4 传热过程的计算 2.5.1 总传热系数和总传热速率方程 t2 t1 dA T1 T2 一、实际生产过程中的传热： 主要形式为对流传热和热传导过程。 热流体以对流传热形式将热量传给固体壁面一侧 固体壁面一侧以热传导形式将热量传给壁面另一侧 固体壁面另一侧以对流传热形式将热量传给冷流体 对流 对流 热传导 tw Tw 冷流体 t 热流体 T Φ 1. 实际生产中的传热过程分析 （3）冷流体一侧对流 （1）热流体一侧对流 （2）壁间热传导 对于稳定传热 2. 总传热速率 （1） （2） （3） 式中： K——总传热系数，W/(m2·K)。 3. 总传热系数 推动力: 热阻: 则： 或 或 讨 论： 1．当传热面为平面时，A=A1=A2=Am 2．传热面为圆筒时， 当： 式中： 3.当圆筒壁厚度不大时， 上式可简化为： 注意： 式中 列管换热器总传热系数K的经验数据 流体种类 总传热系数K W/(m2·K) 水—气体 12~60 水—水 800~1800 水—煤油 350左右 水—有机溶剂 280~850 气体—气体 12~35 饱和水蒸气—水 1400~4700 饱和水蒸气—气体 30~300 饱和水蒸气—油 60~350 饱和水蒸气—沸腾油 290~870 一、恒温传热 二、变温传热 ?tm 与流体流向有关 2.5.2. 传热平均温度差 逆流 并流 错流 折流 ——总传热速率方程 以逆流为例 假设：1）定态传热、定态流动 2）Cp1、Cp2