传热学初讲课件.pptVIP

黑体的辐射能力与热力学温度（K）的关系由斯忒藩-玻耳兹定律定律所规定： 式中：σ—斯忒藩-玻耳兹常量，即通常说的黑体辐射常数，它是个自然常数，值为 5.67×10-8W/（m2·K4），C0称为黑体辐射系数，值为5.67W/（m2·K4），下角标b表示黑体。 这一定律又称为辐射四次方定律，是热辐射工程计算的基础。该定律表明，随着温度的上升，辐射力急剧增加。 ——热辐射 黑体在单位时间内发出的热辐射热量由斯忒藩-玻耳兹定律定律揭示： 式中：A—辐射表面积，m2 T—黑体的热力学温度，K ——热辐射 一切实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体。实际物体的辐射热流量的计算可以采用斯忒藩-玻耳兹定律的经验修正公式： 式中：ε称为物体的发射率，习惯上称为黑度，其值总小于1（黑体的黑度等于1），它与物体的种类及表面状态有关。 上式是物体自身向外辐射的热流量，而不是辐射传热量。要计算辐射传热量还必须考虑投射到物体上的辐射热量的吸收过程，及辐射的投入与支出的计算。 ——热辐射 例如一个表面积为A1、表面温度为T1、发射率为ε1的物体被包容在一个很大的表面温度为T2的空腔内，此时该物体与空腔表面间的辐射换热量按下式计算： 在实际问题中，这些方式往往不是单独出现的。这不仅表现在互相串联的几个传热环节中，而且同一环节的传热也常是如此。例如锅炉上的省煤器和汽轮机的冷凝器： ——热辐射 省煤器： 烟道烟气以辐射传热及对流传热的方式对省煤器管子外壁传递热量，管子外壁以导热的方式对管子内壁传热，管子内壁又主要以对流传热的方式对省煤器管道内的水予以传热。 冷凝器： 汽轮机做功后的乏汽在冷凝器铜管外壁进行凝结传热，铜管外壁与内壁以导热形式传导热量，内壁与铜管内的循环冷却水以热对流的形式进行着热量交换，长此循环。 ——热辐射 例：一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径d=583mm，外表面实测温度tw=48 ℃ 。空气温度tf=23 ℃ ，此时空气与管道外表面间的自然对流传热的表面传热系数h=3.42W/（m2·K），保温层外表面的发射率ε=0.9。试计算每米管道的总散热量。 分析：1、假设沿管子长度方向各给定参数保持不变，传 热过程为稳态过程； 2、此管道的散热有辐射传热和自然对流传热。 ——热辐射 计算：把每米管道的散热量记为ql，单位长度的自然对流散热量为 单位长度的辐射换热量为 ——热辐射 于是每米管道的总散热量为： 讨论：计算结果表明，对于表面温度为几十摄氏度的一类表面的散热问题，自然对流散热量与辐射散热量具有相同的数量级，必须同时予以考虑。 ——热辐射 思考题？？？ 1、用铝制水壶烧开水，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙，而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧干，试从传热学的观点分析这一现象。 2、用一只手握住盛有热水的被子，温度刚好可以支持住，过一会儿另一只手用筷子快速搅拌热水，握辈子的手会显著地感觉到热，试分析其原因。 ——思考题 3、计算夏天与冬天站立在室温同为25 ℃的房间内的人体（简化为直径等于25cm、高1.75m的圆柱体）与环境间的换热量。站立的人体与空气间的自然对流换热表面系数取为2.6，人体衣着与皮肤表面温度取为30 ℃，表面发射率为0.95。夏天室内墙面温度取为26 ℃，冬天取为10 ℃ 。（忽略人体与地板间的导热） 分析：1）系统热交换包括：人体与空气间的对流、人体 与四周冷物体（以墙面为代表）的辐射传热。 2）过程是稳态的 ——思考题 计算：换热面积 人体冬天的换热量： ——思考题 人体冬天的换热量： 讨论：1）同一室温下，冬天人体散热量是夏天的3倍多，所以冬天会觉得冷，而夏天则由于不能及时散热而感到“热” 2）没考虑导热是因为一般人体与地板间的导热量仅占总散热量的百分之几，可以略去不计 3）本例也忽略了人体出汗带走的热量。 ——思考题 本期到此 下期流体力学 谢谢！ * 传热学基础 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 为什么冬天的棉被经过在太阳底下晒过会感到很暖和，经拍打效果会更明显？？ 为什么在寒冷的北方地区，建房用砖采用多孔的空心砖比实心砖好？？ 为什么冷态启动的汽轮机转子升温比汽缸快、上汽缸比下汽缸温度高？？ 为什么哥伦比亚航天飞机会出事故？？ 保温瓶以及液氧容器的原理是什么？？