《化工原理》第十五讲

1、第十五讲主要内容第四章 传热重点难点4-4 传热计算习题4-6 辐射传热一、基本概念和定律二、两固体间的辐射传热1、传热计算习题2、辐射传热的概念和基本定律3、两固体间的辐射传热计算公式传热问题分析与操作型计算4-4 传热计算课堂练习例题4-1、用水冷却某种油，换热器为由100根管子组成的单程列管换热器，规格为25x2.5mm，水走管内（管程或管方），油走管外（壳程或壳方），油水逆流流动，油和水的进出口温度分别为110，20及80，45，对流传热系数分别为500W/(m2.)，1000W/(m2.) 。水的流量为33000kg/h，恒压热容为4.187kJ/(kg.),忽略管壁和污垢热阻，求：

2、（1）所需要的换热器的面积及换热器的长度？（2）过了一段时间后，由于污垢热阻的出现冷流体的出口温度降为40，求此时的污垢热阻；4-4 传热计算课堂练习（5）若油的流量加倍，冷热流体的出口温度变为多少？假设油的流量对其对流传热系数影响不大；若水的流量加倍，水的对流传热系数水u0.8,冷热流体的出口温度将变为多少？若将换热器由单程改为双程，冷热流体的出口温度将变为多少？（4）若换热器长度不变，根数变为200根，程数不变，其他条件也不变，求冷热流体的出口温度；（3）若改为并流，其他条件不变，冷热流体的出口温度为多少？4-4 传热计算习题1、有一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝给热系数1=10000W/(m2,

3、)，冷却水对流传热系数为2=1000W/(m2, )，已测得冷却水进、出口温度分别为t1=30,t2=35。如将冷却水流量增加一倍，蒸汽冷凝量增加多少？已知蒸汽在饱和温度100下冷凝。2、有一逆流操作的换热器，热流体为空气， 1=100W/(m2, )，冷却水走管内，对流传热系数为2=2000W/(m2, ).已测得冷热流体进出口温度为t1=20,t2=85， T1=100,T2=70，管壁热阻可以忽略。当水流量增加一倍时，试求（1）水和空气的出口温度t2和T2；（2）热流量Q比原热流量Q增加多少？4-4 传热计算习题1、某无相变逆流传热过程，已知T1=60,t2=30,Whcph/Wccpc

4、=1,则tm= .2、用饱和蒸汽加热冷流体（冷流体无相变），若保持加热蒸汽压降和冷流体t1不变，而增加冷流体流量Wc，则t2 ,Q ,K ，tm . （上升，下降，不变，不确定）3、冷热流体在换热器无相变逆流传热，换热器用久后形成垢层，在同样的操作条件下，与无垢层时相比，结垢换热器的K ,tm ,t2 ,Q .（上升，下降，不变，不确定）4、冷热流体的进出口温度t1,t2,T1,T2相等时，tm并 tm逆（,=,104，物性的变化、管壁及垢层热阻可忽略，试求新工况下，冷、热流体的出口温度。（冷、热流体的进口温度及热流体的流量不变）。上升，下降，不定，不变100热流体50冷流体125热流体125

5、冷流体2007、推导两固体间的辐射传热公式1、热辐射有几个特点？2、热射线的波长范围是多少？热射线包括哪些电磁波？其主要成分是什么？3、如何定义黑体、白体、透热体及灰体，并举出实际例子。4、什么是物体的辐射能力和单色辐射能力？5、辐射传热的基本定律有哪些？并写出它们的表达式和所揭示的内容。6、灰体的黑度和吸收率有什么区别和联系。4-6 辐射传热一、基本概念和定律（1）热辐射高温物体的热能以电磁波的形式传递给低温物体特 点不需要冷热物体的直接接触，也不需要中间介质伴随有能量形式的转换，即辐射时由内能转换为辐射能，吸收时由辐射能转换为内能。一切温度高于0K的物体都在不断地向外发射辐射能，也在吸收周

6、围物体发射到它表面上的辐射能。1、基本概念电 磁 辐 射 波 谱电磁波波长范围：理论上为0范围，波长在0.1100m之间。热射线波长范围：0.1-20，包含紫外线和红外线的一部分及全部可见光包含在热射线中的：紫外线：0.1-0.4；可见光： 0.4-0.8 ；红外线：0.8-20（2）热射线的特点：包含的光的种类，波长和传递特点4-6 辐射传热工程上的热辐射集中在0.420微米的红外线部分红外线辐射，即具有实际意义的波长范围。4-6 辐射传热1、基本概念辐射换热是指物体之间通过相互辐射和吸收进行的热量传输过程。辐射能的吸收、反射和透射能量守恒原理吸收率反射率透射率问：A、R、D的物理意义是什么

7、？4-6 辐射传热1、基本概念物体能将外界投射来的辐射能全部吸收例如无光泽的黑煤外界投射到物体上的辐射能全部透过物体例如一般的单原子气体和对称的双原子气体物体能将外界投射来的辐射能全部反射例如磨光的金属表面（3）黑体（4）镜体或绝对白体（5）透热体4-6 辐射传热1、基本概念气体：对热辐射几乎不能反射，即：R=0，对称的双原子气体、纯净空气，可认为其基本不吸收辐射能，即A0（6）灰体凡能以相同的吸收率且部分地吸收有0到所有波长范围的辐射能的物体特点A不随辐射线的波长而变灰体是不透热体，即A+R=1,D=0例如：固体、液体：对辐射能的吸收只在物体表面薄层内进行，可认为其透射率：D=04-6 辐射

8、传热1、基本概念（7）物体的辐射能力E物体在一定温度下，单位面积、单位时间内所发射的全部波长的总能量,W/m2表征物体发射能的本领（8）物体的单色辐射能力E相同条件下物体发射特定波长的能力4-6 辐射传热2、基本定律(1)、黑体辐射的基本定律普朗克定律注意：普朗克定律的物理意义4-6 辐射传热2、基本定律斯蒂芬玻尔兹曼定律四次方定律黑体辐射常数C0:黑体辐射系数问：斯蒂芬-波尔兹曼揭示了什么规律？斯蒂芬-波尔兹曼定律（四次方定律）或4-6 辐射传热2、基本定律(2)、灰体辐射的概念和基本定律灰体的辐射能力：将四次方定律推广而得C:灰体的辐射系数，0CC0黑度（实际物体的发射率）同温度下，灰体辐射能力与黑体辐射能力之比。的影响因素物体的性质，表面状