传热学大全ppt课件

1、1.定义:传热学是研讨热量传送过程规律的科学。2.内容：导热 对流换热 辐射换热 传热和换热器3.运用：引见在建筑环境与设备工程领域中的运用。 1.导热：是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依托分子、原子及自在电子等微观粒子热运动而进展的热量传送的景象。 或 导热热阻 tAtqtRtq热阻温度差tR 的物理意义：具有单位温差的单位厚度物体，在它的单位面积上每单位时间的导热量， C mw 2.热对流：热对流指流体中温度不同的各部分物质在空间发生宏观相对运动引起的热量传送景象。热对流通常不能以独立的方式传送热量，它必然伴随着热传导。 对流换热：流体与固体壁间的换热称为对流换热 对流换热是流

2、体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传送景象，它与流体的流动机理密不可分；同时，由于导热也是物质的固有本质，因此对流换热是流体的宏观热运动(热对流)与流体的微观热运动(导热)结协作用的结果。 根本规律：牛顿冷却公式 对流换热热阻： htq1hR1 3.热辐射： 当物质微观粒子(原子)内部的电子受激和振动时，将产生交替变化的电场和磁场，所发出电磁波向空间传播，即为热辐射。从物理本质上讲，热辐射(thermal radiation)和其他一切各种辐射一样，都是电磁波。它们之间的内在区别是导致发射电磁波的鼓励方式不同，而外在表现是发射的波长不一样，以及吸收该电磁波之后所引起的效应不同。热辐

3、射的特点与导热及对流有着显著的不同之处。 根本规律：黑体辐射的斯蒂藩玻耳兹曼定律。 1.热量从壁一侧的流体经过壁传送给另一侧流体， 称为传热过程。 2111hhRK 传热系数K是表征传热过程强弱的物理量。既然对流换热外表传热系数h是过程量，它常作为传热过程的一个环节，因此传热系数也是过程量。 传热过程广泛存在于各种实践换热安装中。在稳态过程中，经过每一换热环节所传送的热量都是相等的，从原那么上讲根据每环节的换热方式均可计算传送的热量，但在采用傅里叶定律及牛顿冷却公式计算时，式中均含有壁面温度。而工程实践中壁温的丈量难度比流体温度的丈量难度大。而在传热方程中只需知冷、热流体的温度。 三种热量传送

4、方式并不是单独出现，在传热过程中三种热量传送方式经常结合起作用 在工程上和日常生活中存在着大量发生相变的传热过程，如蒸汽的凝结、液体的沸腾、液体的蒸发、液体的凝固以及固体的熔化等。 当流体在与固体壁面进展相变换热过程中，因流体潜热的释放或吸收而使这种热交换过程的强度远大于同种流体无相变时的换热强度。而且当流体为饱和流体时，相变换热过程中流体温度将不发生变化。一、凝结换热分类一、凝结换热分类蒸汽与温度低于其饱和温度的固体壁面接触蒸汽与温度低于其饱和温度的固体壁面接触时，就会放出汽化潜热而凝结成液体依靠时，就会放出汽化潜热而凝结成液体依靠于壁面上。根据冷凝液的流动情况，凝结于壁面上。根据冷凝液的流

5、动情况，凝结换热可分为膜状凝结和珠状凝结。换热可分为膜状凝结和珠状凝结。 冷凝液可以很好地浸润固体壁面，也就是液体对壁面附着力液体的外表张力,那么冷凝液就会沿着壁面构成稳定的液膜，我们称之为膜状凝结； 假设冷凝液不可以很好地浸润固体壁面，也就是液体对壁面附着力液体的外表张力,那么冷凝液就会在壁面上构成一个个小的液珠，我们称之为珠状凝结。二、凝结换热机理二、凝结换热机理在膜状凝结时由于冷凝壁面被冷凝液覆盖，凝结只能在膜的外表进展，在膜状凝结时由于冷凝壁面被冷凝液覆盖，凝结只能在膜的外表进展，蒸汽凝结放出的汽化潜热必需经过导热和对流方式传送给液膜后由壁蒸汽凝结放出的汽化潜热必需经过导热和对流方式传

6、送给液膜后由壁面带走，故膜的厚薄及其运动形状面带走，故膜的厚薄及其运动形状(层流或紊流层流或紊流)对换热的影响很大，对换热的影响很大，构成膜状凝结的主要热阻，而这些又取决于壁的高度构成膜状凝结的主要热阻，而这些又取决于壁的高度(液膜流程长度液膜流程长度)以及蒸气与壁的温度差。普通地说，层流膜状凝结外表传热系数是随以及蒸气与壁的温度差。普通地说，层流膜状凝结外表传热系数是随壁的高度及温度差的添加而降低，而紊流膜状凝结与此相反。壁的高度及温度差的添加而降低，而紊流膜状凝结与此相反。在珠状凝结时，由于冷凝液不能完全覆盖冷凝壁面，可以为换热是在蒸在珠状凝结时，由于冷凝液不能完全覆盖冷凝壁面，可以为换热

7、是在蒸气与液珠外表和蒸气与裸露的壁之间进展的，由于液珠的外表积比它气与液珠外表和蒸气与裸露的壁之间进展的，由于液珠的外表积比它所占的壁面面积大很多，而且裸露的壁面无液膜构成的热阻，故珠状所占的壁面面积大很多，而且裸露的壁面无液膜构成的热阻，故珠状凝结的换热性能远比膜状凝结为好，而具有很高的外表传热系数。凝结的换热性能远比膜状凝结为好，而具有很高的外表传热系数。在普通工业设备中均为膜状凝结，由于珠状凝结很不稳定，目前还难于在普通工业设备中均为膜状凝结，由于珠状凝结很不稳定，目前还难于获得适用的耐久性珠状凝结过程获得适用的耐久性珠状凝结过程(除水银等不润湿壁面的介质外除水银等不润湿壁面的介质外)。

8、三、膜状凝结换热影响要素三、膜状凝结换热影响要素包括影响膜的厚薄及其运动形状各个影响要素，包括影响膜的厚薄及其运动形状各个影响要素，如液膜流态如液膜流态(层流、紊流层流、紊流)、凝结壁面位置、凝结壁面位置(程程度壁、竖壁、倾斜壁，管束陈列数度壁、竖壁、倾斜壁，管束陈列数)，壁面外，壁面外形形(管内、管外管内、管外)等，此外还有诸如蒸气速度、等，此外还有诸如蒸气速度、不凝性气体的存在、固体外表粗糙度、蒸气不凝性气体的存在、固体外表粗糙度、蒸气中含油、过热蒸气、热物性、壁面的几何尺中含油、过热蒸气、热物性、壁面的几何尺寸、蒸气与壁面的温差等等。寸、蒸气与壁面的温差等等。 当壁温高于液体的饱和温度时

9、，发生沸腾过程。一、沸腾换热分类一、沸腾换热分类1大空间沸腾与有限空间沸腾大空间沸腾与有限空间沸腾高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自在外表的液体高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自在外表的液体中所进展的沸腾，称为大空间沸腾，又称池沸腾；中所进展的沸腾，称为大空间沸腾，又称池沸腾；沸腾过程遭到沸腾空间的限制，沸腾产生的蒸气沸腾过程遭到沸腾空间的限制，沸腾产生的蒸气和液体混合在一同，构成汽液两相混合物两相和液体混合在一同，构成汽液两相混合物两相流，称为有限空间沸腾，又称受迫对流沸腾或流，称为有限空间沸腾，又称受迫对流沸腾或管内沸腾。管内沸腾。2过冷沸腾与饱和沸腾过冷沸腾与饱和沸腾流体处于末饱和形状即流体

10、温度低于饱和温度的沸流体处于末饱和形状即流体温度低于饱和温度的沸腾景象，称为过冷沸腾；而液体温度一直坚持大腾景象，称为过冷沸腾；而液体温度一直坚持大于液体的饱和温度，那么称为饱和沸腾。于液体的饱和温度，那么称为饱和沸腾。二、沸腾换热机理二、沸腾换热机理把一个加热器浸没在饱和水中，使之温度逐把一个加热器浸没在饱和水中，使之温度逐渐添加，并察看加热器外表上的沸腾过程，渐添加，并察看加热器外表上的沸腾过程，并得出加热热流密度并得出加热热流密度q与过热度与过热度t=tw-ts的的关系曲线，这就是饱和水大空间沸腾曲线，关系曲线，这就是饱和水大空间沸腾曲线，如下图如下图 沸腾曲线可以分为四个主要的区域：

11、对流沸腾区图中的AB 线段壁面附近的液体的过热度较小，t3-5，而液体的总体温度低于饱和温度，壁面上能产生的汽泡的地方很少，处于较低强度的过冷沸腾状 态。壁面与流体之间的热交换也以自然对流换热为主。由于存在一定程度的沸腾景象，在该区段的换热强度要比单纯的自然对流换热强 泡态沸腾区图中的BC 线段在此区段中随着液体过热度的添加，液体的总体温度也不断地升高而到达或大于饱和温度。加热壁面上产生汽泡的地点常称之为汽化中心逐渐增多，汽 泡不断地在壁面上产生、长大、跃离，并在液体浮升力的作用下运动最后上升到液体的自在面。由于汽泡数目的添加，其运动导致液体的猛烈扰动，其跃离过程也造 成液体对壁面的冲刷，这些

12、都会使沸腾换热过程得到加强。在C点t30。 过渡沸腾区图中的CD 线段经过C点之后，随着过热度的进一步添加而使汽化中心的数目添加到使其产生的汽泡很容易结合成汽膜，从而使换热强度下降。由于过热度还不是很大，由 汽泡构成的汽膜并不非常稳定，总是存在不断地产生和破裂的形状之下。因此，整体的沸腾换热过程是属于泡态沸腾和膜态沸腾并存的过渡沸腾区域。 膜态沸腾区图中DE 线段在过渡沸腾区的后期，过热度再继续提高，部分的汽膜就会相互结合，最终使整个加热面全部被汽膜覆盖，从而构成稳定的膜态沸腾。此时液体完全不能与 加热壁面接触，热量的传送过程变为加热面与蒸汽之间的对流换热和加热面与汽膜外表之间的辐射换热。这里

13、有一个换热系数和热流密度的最小值。随着过热度的增 加，辐射换热的作用加强，膜态沸腾的换热系数和热流密度又会以较快的速率添加。 所谓加强传热，是指从分析影响传热的各种要素出发，采取某些技术措施提高换热设备单位传热面积的传热量，使设备趋于紧凑、分量轻、节省金属资料以及降低动力耗费等。 强化传热的根本途径有三个方面： 1 、 提高传热系数：应采取有效的提高传热系数的措施，如必需提高两侧外表传热系数中较小的项。另外应留意：在采取加强传热措施的同时，必需留意去除换热设备运转中产生的污垢热阻，以免抵消强化传热带来的效果。2 、 提高换热面积：采用扩展外表，即使换热设备传热系数及单位体积的传热面积添加，如肋

14、壁、肋片管、波纹管、板翅式换热面等；当然必需扩展传热系数小的一侧的面积，才是运用最广泛的一种加强传热的方法。 3 、 提高传热温差：在冷、热流体温度不变的条件下，经过合理组织流动方式，提高传热温差。 减弱传热，是指采取隔热保温措施降低换热设备热损失，以达节能、平安防护及满足工艺要求等目的。三、减弱传热的方法三、减弱传热的方法1、覆盖热绝缘资料。常用的资料日前有：岩棉、泡、覆盖热绝缘资料。常用的资料日前有：岩棉、泡沫塑料、微孔硅酸切、珍珠岩等。沫塑料、微孔硅酸切、珍珠岩等。2、改动外表情况。即改动外表的辐射特性及附加抑、改动外表情况。即改动外表的辐射特性及附加抑制对流的元件。制对流的元件。3、遮

15、热板、遮热板一、换热器的类型按任务原理分类一、换热器的类型按任务原理分类间壁式换热器：间壁式换热器：是指冷热流体被壁面隔开进是指冷热流体被壁面隔开进展换热的热交换器。如暖风机、燃气加热展换热的热交换器。如暖风机、燃气加热器、冷凝器、蒸发器；间壁式换热器种类器、冷凝器、蒸发器；间壁式换热器种类很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋很多，从构造上主要可分为：管壳式、肋片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其片管式、板式、板翅式、螺旋板式等，其中以前两种用得最为广泛。另外，按流体中以前两种用得最为广泛。另外，按流体流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。流动方向可有顺流、逆流、交叉流之分。 混合式换热器： 冷热流体直接接触，彼此混合进展换热，在热交换同时存在质交换，如空调工程