总传热系数K的意义课件

1概述任何物体只要处于绝对零度以上，都能发射电磁波形式的能量，当一物体的这种能量射到另一物体并被吸收转变为热能的过程称为热辐射。热辐射与对流和传导的主要区别：热辐射线可在真空中传播，无需任何介质。1概述任何物体只要处于绝对零度以上，都能发射电磁波形2辐射辐射能热辐射热射线物体以电磁波方式传递能量的过程物体以电磁波方式传递的能量因热的原因引起的电磁波辐射波长0.38～1000μm之间大部分集中在波长0.76～20μm的红外光线区段概述2辐射辐射能热辐射热射线物体以电磁波方式传递能量的过程物体3辐射能的吸收、反射和透过概述透过反射吸收3辐射能的吸收、反射和透过概述透过反射吸收4根据能量守恒定律，可得概述4根据能量守恒定律，可得概述5吸收率反射率透过率概述5吸收率反射率透过率概述6一、黑体、镜体、透热体和灰体能透过全部辐射能的物体称为透热体。黑体镜体透热体能全部吸收辐射能的物体称为黑体或绝对黑体。能全部反射辐射能的物体称为镜体或绝对白体。能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体称为灰体。灰体6一、黑体、镜体、透热体和灰体能透过全部辐射能的物体称为透热7黑体镜体灰体一般单原子气体和对称的双原子气体（如He、O2、N2和H2等）均可视为透热体透热体理想物体一、黑体、镜体、透热体和灰体7黑体一般单原子气体和对称的双原子气体（如He、O2、N2和8二、物体的辐射能力E辐射能力实际物体在一定温度下，单位表面积，单位时间内所发射的全部波长的辐射能，称为该物体在该温度下的辐射能力。单位为W/m2黑体的辐射能力单位为W/m2黑体在一定温度下，单位黑体表面，单位时间内所发射的全部波长的辐射能。8二、物体的辐射能力E辐射能力实际物体在一定温度下，9黑体辐射能力黑体辐射常数三、斯蒂芬-玻尔茨曼定律理论研究证明：黑体的辐射能力Eb

服从斯蒂芬-玻尔茨曼定律。5.67×10-8W/m2K49黑体辐射能力黑体辐射常数三、斯蒂芬-玻尔茨曼定律理论研究证10斯蒂芬—玻尔兹曼定律揭示了黑体的辐射能力与其表面温度的四次方成正比这一定量关系。黑体的辐射系数三、斯蒂芬-玻尔茨曼定律工程上为计算方便起见,常写成:10斯蒂芬—玻尔兹曼定律揭示了黑体的辐射能力与其表面11四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律辐射换热的差额为：当T0=T，两表面处于热辐射的动平衡状态，热量的收支相等。即：q=0或物体的辐射能力与吸收率之比等于同温度下黑体的辐射能力。称为克希霍夫定律。黑体实际物体11四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律辐射换热的差额为12可以看出，当a↑，E↑，即容易吸收的物体，也容易放出能量。各种物体的吸收率永远小于1，所以在任何温度下，各种物体的辐射能力永远是小于绝对黑体的辐射能力。

∵a<1为物体的辐射系数四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律[W/m2K4]12可以看出，当a↑，E↑，即容易吸收的物体，也容易13克希霍夫定律揭示了物体的辐射能力与吸收率之间的关系。对于实际物体，因a<1，故实际物体的辐射能力小于黑体的辐射能力。由此可见，在任何温度下，黑体的辐射能力最大，对于其它物体而言，物体的吸收率愈大，其辐射能力也愈大。四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律13克希霍夫定律揭示了物体的辐射能力与吸收率之间的关14灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，定义为灰体的黑度，亦称为灰体的发射率。黑度四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律对于波长在0.76～20μm范围内的辐射能，大多数材料的吸收率随波长变化不大，可视为灰体。14灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，定义15比较在同一温度下，灰体的吸收率和黑度在数值上相等四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律15比较在同一温度下，灰体的吸收率和黑度在数值上相等16黑度ε和物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度及氧化程度）有关，一般由实验测定，常用工业材料的黑度列于表６-４中。四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律16黑度ε和物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度17第六章传热6.5辐射传热6.5.1基本概念和定律6.5.2两物体间辐射换热17第六章传热6.5辐射传热18一、两黑体间的辐射换热设有两个相距很近，表面积相等的平行黑体。且T1>T2

。∵T1>T2∴Eb1>Eb2由黑体1净传给黑体2的热量为：18一、两黑体间的辐射换热设有两个相距很近，表面积相等的平行19一、两黑体间的辐射换热如二平面的位置不是平行的温度高的黑体的辐射面积几何因数(角系数)φ=f（两物体表面的形状、大小、相互位置及距离）19一、两黑体间的辐射换热如二平面的位置不是平行的温度高的黑20二、两实际物体间的辐射换热实际物体之间的辐射换热要利用有效辐射的概念进行计算。两实际物体间的辐射换热由于投射的辐射能只有部分被吸收，其余被反射，而被反射的辐射能中也只有一部分被反射回原来的物体表面上，所以这时的辐射换热是一个反复发射和反射的过程。

20二、两实际物体间的辐射换热实际物体之间的辐射换热要21二、两实际物体间的辐射换热1、有效辐射设E：本身发射的能量

Eλ：其它物体投射到该物体表面的能量

E效：本身辐射和反射辐射之和21二、两实际物体间的辐射换热1、有效辐射设E：本身发射的22二、两实际物体间的辐射换热可从两种角度来分析被研究物体的热量收支情况：①从物体的内部看：一物体净传给其它物体的能量：（1）②从物体的外部看：（2）（3）把（3）式代入（1）式：等式两边同除以a1

：22二、两实际物体间的辐射换热可从两种角度来分析被研究物体的23二、两实际物体间的辐射换热2、利用有效辐射概念进行辐射换热计算公式的推导示例已知：①有两物体：1物体：A1、T1、a12物体：A2、T2、a2②且T1>T2

③两物体间为透热体求：辐射换热量23二、两实际物体间的辐射换热2、利用有效辐射概念进行辐射换24二、两实际物体间的辐射换热解：一物体传给二物体的净热。从图可知，一物体发射的辐射能全部投射到二物体上，而二物体发射的辐射能只有一部分投射到一物体的表面上，其余部分的辐射能却投射到本身的表面上。一物体净传给二物体的热量为：根据有效辐射的概念：因为热量是在二物体之间进行的：⑴⑵⑶⑷24二、两实际物体间的辐射换热解：一物体传给二物体的净热。从25二、两实际物体间的辐射换热将式（2）、（3）、（4）代入（1）式：⑸25二、两实际物体间的辐射换热将式（2）、（3）、（4）代入26二、两实际物体间的辐射换热当两物体温度相等时，即T1=T2

时，能量交换收支相等。∵T1=T2代入⑸式得26二、两实际物体间的辐射换热当两物体温度相等时，即T1=27二、两实际物体间的辐射换热两物体组成的封闭系统的辐射传热27二、两实际物体间的辐射换热两物体组成的封闭系统的辐射传热28二、两实际物体间的辐射换热当时,可化简为：当时,可化简为：当时,可化简为：实用意义：不需要知道表面积A2和黑度ε2就可计算辐射换热量。28二、两实际物体间的辐射换热当时,可化简为29二、两实际物体间的辐射换热例题：电热偶的测温误差用热电偶测量管道中的气体温度，已知热电偶接点表面的黑度为0.3，气体对热电偶的给热系数为60W/m2℃，试求以下三种情况热电偶的测量误差。

1、管壁温度为30℃，热电偶读数为60℃；

2、管壁温度为500℃，热电偶读数为700℃；

3、加强管道保温措施，管壁温度为650℃，热电偶读数为700℃。29二、两实际物体间的辐射换热例题：电热偶的测温误差30二、两实际物体间的辐射换热解：由于热电偶工作点具有凸表面，其表面积相对于管壁很小，所以可按条件计算。设流体真实温度为Tg，热电偶指示温度为T1

，管壁温度为Tw

，在定态条件下，热电偶的辐射散热和对流受热应相等。30二、两实际物体间的辐射换热解：由于热电偶工作点具有31二、两实际物体间的辐射换热1、T1=273+60=333KTw=273+30=303K

2、T1=273+700=973KTw=273+500=773K31二、两实际物体间的辐射换热1、T1=273+60=3332二、两实际物体间的辐射换热3、T1=273+700=973KTw=273+650=923K32二、两实际物体间的辐射换热3、T1=273+700=933二、两实际物体间的辐射换热从本例计算结果可知，用普通热电偶测定低温气体的所产生的误差很小，但用来测定高温气体的温度所产生的误差则不容忽视。减少测温误差措施：⑴降低热电偶的黑度，⑵提高气体对热电偶的局部给热系数，⑶加强管道保温措施以提高壁温等，⑷采用遮热罩抽气式热电偶。33二、两实际物体间的辐射换热从本例计算结果可知，用普通热34二、两实际物体间的辐射换热3、隔热板当需要减少热辐射时，可以在热源与受热物体之间插入薄板，能够有效地阻碍辐射换热的薄板，称为隔热板。隔热板的工作原理热源1传给隔热板的辐射热量为：隔热板3传给受热体的辐射热量为：(1)(2)34二、两实际物体间的辐射换热3、隔热板热源1传给隔热板的35二、两实际物体间的辐射换热式中：当热辐射处于稳定状态时：由（1）式：35二、两实际物体间的辐射换热式中：当热辐射处于稳定状态时36二、两实际物体间的辐射换热由（2）式：加了一块隔热板以后的热辐射量：(3)不加隔热板时，热源1传给受热体2的辐射热量为：(4)36二、两实际物体间的辐射换热由（2）式：加了一块隔热板以37二、两实际物体间的辐射换热比较（3）式和（4）式表明：放置一块隔热板可使辐射热量减少一半。如果在受热体和热源中间加n块隔热板呢？热量可减少多少？放置n块隔热板可使辐射热量减少为原来的结论：隔热板对整个系统不起加入或移走热量的作用，而仅仅是在热流途中增加热阻减少传热量。37二、两实际物体间的辐射换热比较（3）式和（4）式表明：38第六章传热6.5辐射传热6.5.1基本概念和定律6.5.2两物体间辐射换热6.5.3辐射给热系数38第六章传热6.5辐射传热39辐射给热系数当化工设备或管道在大房间内散热时对流给热传热量辐射传热量将辐射传热处理为与对流给热方式类似的方式：辐射给热系数[W/m2℃]39辐射给热系数当化工设备或管道在大房间内散热时对流给热传热40

当对流给热的温差和辐射传热的温差相等时，则总的热流量：辐射给热系数总给热系数[W/m2℃]40当对流给热的温差和辐射传热的温差相等时，则总的热流41第六章传热6.6传热过程的计算6.6.1传热系数K的导出与提高K的途径41第六章传热6.6传热过程的计算42一、传热系数K计算式的导出图为一逆流操作的套管式换热器，冷热流体的温度分别以t、T表示，热流依次穿过热流体、管壁、冷流体三个环节。传热速率方程传热系数K

42一、传热系数K计算式的导出图为一逆流操作的套管式换热器，43冷、热流体通过间壁换热的传热机理为“对流-传导-对流”的串联过程，对定态传热过程，各串联环节的传热速率必然相等，即或一、传热系数K计算式的导出43冷、热流体通过间壁换热的传热机理为“对流-传导-44根据串联热阻叠加原理，可得一、传热系数K计算式的导出总推动力总热阻由传热速率式：

比较以上两式可得：

or44根据串联热阻叠加原理，可得一、传热系数K计算式的导出总推45基于管内表面积的传热系数基于平均表面积的传热系数基于管外表面积的传热系数一、传热系数K计算式的导出同理可得:45基于管内表面积的基于平均表面积的基于管外表面积的一、传热46一、传热系数K计算式的导出以不同表面积为基准的传热系数是不相等的，但热流量相等。因为，K和A是对应的。工程上大多以外表面积为基准，故后面讨论中，除非特别说明，都是基于外表面积的总传热系数。46一、传热系数K计算式的导出以不同表面积为基准的传47二、提高传热系数途径的分析

对于传热面是平壁或薄壁圆管时，则K可简化为：设计中应考虑污垢热阻的影响管壁外表面污垢热阻管壁内表面污垢热阻47二、提高传热系数途径的分析对于传热面是平壁或薄壁圆管时48当换热器是新的或污垢热阻很小可以忽略，且壁面热阻也很小时：结论：①K值比i和0

项中任意一项的数值都小二、提高传热系数途径的分析

48当换热器是新的或污垢热阻很小可以忽略，且壁面热阻也很小时49②K值接近于i、0

中较小的一个当i>>0

当0>>i二、提高传热系数途径的分析

管壁外侧对流给热控制管壁内侧对流给热控制若管壁内、外侧对流给热控制相当若管壁两侧对流给热热阻很小，而污垢热阻很大污垢热阻控制49②K值接近于i、0中较小的一个当i>50例题：某换热器其i=102[W/m2℃]，0=104[W/m2℃]，K=99[W/m2℃]，管壁和污垢热阻可以忽略。为了提高K值可采用两种方法：（1）将i增加一倍；（2）将0增加一倍，问采用哪种方法有效？解：（1）[W/m2℃]（2）[W/m2℃]∴应提高i即小的数值可使K↑↑,更为有效。当换热器结污垢时，且δ/λ又很小时，若污垢热阻起主要作用，为使K,需清除污垢。二、提高传热系数途径的分析

50例题：某换热器其i=102[W/m2℃]，0=51总结：K值是由串联过程中的最大热阻所决定。要强化传热过程，必须尽力减小控制K值的热阻，若在非控制步骤的热阻上下工夫，则达不到强化传热的目的。二、提高传热系数途径的分析

51总结：K值是由串联过程中的最大热阻所决定。二、提高传热系52讨论题：如何强化传热即提高K?列管式换热器，管外蒸汽冷凝，管内加热水。蒸汽压力不变，水流量不变，如何使K↑?二、提高传热系数途径的分析

52讨论题：如何强化传热即提高K?列管式换热器，管外蒸汽冷53措施，应使水↑.∵水<蒸汽，加隔板使换热器由单管程变成双管程，在qm不变的情况下，u2u,而∝u0.8,如水走管外，可在壳程加挡板，使u↑,若管内走蒸汽，换热器一定要竖放。二、提高传热系数途径的分析

53措施，应使水↑.二、提高传热系数途径的分析54二、提高传热系数途径的分析

54二、提高传热系数途径的分析55三、传热系数K的其它确定方法1、选用生产上经验数据

P.231表6-8列出了管壳式换热器的K值推荐值，可供设计时参考。在实际设计计算中，传热系数通常采用推荐值。这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的。55三、传热系数K的其它确定方法1、选用生产上经验数据56在选用传热系数的推荐值时，应注意以下几点：①设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致；②设计中流体的性质（黏度等）和状态（流速等）应与所选的流体性质和状态相一致；③设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致；三、传热系数K的其它确定方法56在选用传热系数的推荐值时，应注意以下几点：三、传57④传热系数的推荐值一般范围很大，设计时可根据实际情况选取中间的某一数值。若需降低设备费（减小换热面积）可选取较大的值；若需降低操作费（增大换热面积）可选取较小的值。三、传热系数K的其它确定方法57④传热系数的推荐值一般范围很大，设计时可根据实际情况选取58三、传热系数K的其它确定方法2、实验测定

对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备的尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热基本方程式计算值。显然，这样得到的总传热系数值最为可靠。58三、传热系数K的其它确定方法2、实验测定对于已有59第六章传热6.6传热过程的计算6.6.1传热系数K的导出与提高K的途径6.6.2传热温差tm的计算59第六章传热6.6传热过程的计算60一、平均温度差法传热速率方程传热过程冷、热流体的平均温度差60一、平均温度差法传热速率方程传热过程冷、热流体的平均温度61推导平均温度差的表达式时，对传热过程作以下简化假定：①传热为定态操作过程；②两流体的定压比热容均为常量；③传热系数为常量；④忽略热损失。一、平均温度差法61推导平均温度差的表达式时，对传热过程作以下简化假621.恒温传热时的平均温度差换热器中间壁两侧的流体均存在相变时，两流体温度可以分别保持不变，这种传热称为恒温传热。冷流体温度热流体温度一、平均温度差法621.恒温传热时的平均温度差冷流体温度热流体温度一、平632.变温传热时的平均温度差（1）逆流和并流时的平均温度差一、平均温度差法逆流并流632.变温传热时的平均温度差一、平均温度差法逆流并流64一、平均温度差法对换热器中的dA段列出传热速率方程。在dA段，热流体因放热温度下降dT，冷流体则因受热温度上升dt，而传递的热量为dQ，两边流体间的温度差为T-t，故经dA传热面的传热速率为：64一、平均温度差法对换热器中的dA段列出传热速率方程。在d65由热量衡算并结合假定条件①和②，可得一、平均温度差法热流体放出的热量为：冷流体得到的热量为：65由热量衡算并结合假定条件①和②，可得一、平均温度差法热66一、平均温度差法说明Q与热流体的温度T呈直线关系，同理Q与冷流体的温度t也呈直线关系。显然，Q和冷热流体之间的温度差必呈直线关系。直线的斜率是：将传热速率方程式代入，得：或：66一、平均温度差法说明Q与热流体的温度T呈直线关系，同理Q67根据假定条件③K=const，积分上式得一、平均温度差法对数平均温度差逆流和并流时计算平均温度差的通式。67根据假定条件③K=const，积分上式得一、平均温度68一、平均温度差法应用公式计算时注意：1、取温差大的一端作为t1

，温差小的一端作为t2

。2、对数平均值不等于算术平均值，特别是当两端温差（推动力）相差悬殊时，对数平均值<<算术均值。3、当两端温差相差不大时，如t1/t2<2时，对数均值可用算术均值来计算，即68一、平均温度差法应用公式计算时注意：1、取温差大的一端作69（2）错流和折流时的平均温度差单管程，多管程单壳程，多壳程一、平均温度差法69（2）错流和折流时的平均温度差单管程，多管程一、平均温度70错流和折流示意图一、平均温度差法70错流和折流示意图一、平均温度差法71温差校正因数一、平均温度差法先按逆流计算对数平均温度差，然后再乘以考虑流动方向的校正因素。即=f（R、P、流体流向）71温差校正因数一、平均温度差法先按逆流计算对数平72具体步骤如下：①根据冷、热流体的进、出口温度，算出纯逆流条件下的对数平均温度差⊿tm。②按下式计算因数R和P：一、平均温度差法72具体步骤如下：①根据冷、热流体的进、出口温度，算出纯逆流73③根据R和P的值，从P.230图6-55算图中查出温度差校正因数；④将纯逆流条件下的对数平均温度差乘以温度差校正因数，即得所求的。

一、平均温度差法73③根据R和P的值，从P.230图6-55算图中查74值恒小于1，这是由于各种复杂流动中同时存在逆流和并流的缘故。通常在换热器的设计中规定，值不应小于0.8，否则值太小，经济上不合理。若低于此值，则应考虑增加壳方程数，将多台换热器串联使用，使传热过程接近于逆流。一、平均温度差法74值恒小于1，这是由于各种复杂流动中同时存在逆流和75二、流体流向的选择1、从tm

考虑结论：采用逆流好

2、从载热体用量考虑结论：采用逆流好

在不考虑热损失的情况下当用热流体来加热冷流体时：当其它数值一定时，qm1就只与T2有关，当T2qm1，T2qm1并流：T2>t2

而逆流有可能T2<t2

，而T2

qm1

75二、流体流向的选择1、从tm考虑结论：采用逆流好276二、流体流向的选择结论：在一般情况下，逆流操作总是优于并流操作。所以一般情况下都使用逆流。并流适用场合：

①适用热敏性物质；②考虑材料的耐温性，可避免高温集中在一端。生产实践中采用错流和折流仅仅考虑使设备布置合理，结构紧凑而已。76二、流体流向的选择结论：在一般情况下，逆流操作总是优于并77第六章传热6.6传热过程的计算6.6.1传热系数K的导出与提高K的途径6.6.2传热温差tm的计算6.6.3换热器的计算与选用77第六章传热6.6传热过程的计算78换热器的计算问题可分为两类：设计型、操作型热量衡算式：

传热速率式：（2）（1）八个变量：qm1、qm2、T1、T2、A、K、t1、t2。所以无论是设计型还是操作型，要知道六个独立变量才能求解。78换热器的计算问题可分为两类：设计型、操作型热量衡算式：79一、换热器的设计型计算设计任务：将一定流量的热流体qm1自给定温度T1冷却至指定温度T2，即已知qm1

、T1、T2。设计条件：可以使用的冷却介质温度，即冷流体的进出口温度，即选择t1、t2。设计目的：确定经济上合理的传热面积及换热器其它有关尺寸和冷流体的用量，即求A、qm2。79一、换热器的设计型计算设计任务：将一定流量的热流体qm180已知qm1、T1、T2

、t1、t2

Q定性温度查物性数据设Ｋ选流向求tm

Ａ、qm2布置Ａ判断Ｋ计～Ｋ设1、2、K

是end

否设计型计算的一般解法：80已知qm1、T1、T2、t1、t2Q定性温度81一、换热器的设计型计算设计参数的选择依据设计参数的选择１、流向的选择技术上：确定可选范围经济上：优化２、t2的选择3、流速的选择４、冷、热流体走向的选择５、换热管规格和排列的选择81一、换热器的设计型计算设计参数的选择依据设计参数的选择82一、换热器的设计型计算１、流向的选择无论从平均推动力tm

考虑，还是从载热体用量来考虑，采用逆流好。２、冷却介质出口温度t2的选择t2↑→qm2↓，操作费节省但t2↑，因为TI不变，tm

↓，A↑，设备费增加且t2>45℃时,冷却水易结垢层,换热器传热效率↓。设计参数选择原则一般来说，设计时冷却水的进出口温度差可取5～10℃。缺水地区可选用较大温差，水源丰富地区可选用较小的温差。82一、换热器的设计型计算１、流向的选择无论从平均推动力t833.流体流速的选择

增大流速加大对流给热系数减少污垢的形成流动阻力加大传热系数增大动力消耗增多一般需通过多方面权衡选择适宜的流速。P.231表6-9和表6-10列出了常用的流速范围，可供设计时参考。一、换热器的设计型计算833.流体流速的选择增大流速加大对流给热系数传热系数增大84一、换热器的设计型计算４、冷、热流体走向的选择①不洁净和易结垢的流体宜走管程，因为管程清洗比较方便。②腐蚀性的流体宜走管程，以免管子和壳体同时被腐蚀，且管程便于检修与更换。③压力高的流体宜走管程，以免壳体受压，可节省壳体金属消耗量。84一、换热器的设计型计算４、冷、热流体走向的选择①85一、换热器的设计型计算④被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体对外的散热作用，增强冷却效果。⑤饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排除冷凝液，且蒸汽较洁净，一般不需清洗。⑥有毒易污染的流体宜走管程，以减少泄漏。

85一、换热器的设计型计算④被冷却的流体宜走壳程，可86一、换热器的设计型计算⑦流量小或黏度大的流体宜走壳程，因流体在有折流挡板的壳程中流动，由于流速和流向的不断改变，在低Re（Re>100）下即可达到湍流，以提高对流传热系数。⑧若两流体温差较大，宜使对流给热系数大的流体走壳程，因壁面温度与给热系数大的流体接近，以减小管壁与壳壁的温差，减小温差应力。86一、换热器的设计型计算⑦流量小或黏度大的流体宜走87５、换热管规格和排列的选择①管子规格管径1.5m2m3m6m管长一、换热器设计的基本原则√√87５、换热管规格和排列的选择管径1.5m管长一、换热器设88一、换热器的设计型计算②管子的排列方式紧凑、K大松散、K小、管外易清洗较正方形排列K大88一、换热器的设计型计算②管子的排列方式紧凑、K大松散、K896.管程和壳程数的确定管壳式换热器系列标准中管程数有1、2、4、6四种。采用多程时，通常应使每程的管子数相等。当温度差校正因数小于0.8时，应采用壳方多程。常用的方法是将几个换热器串联使用。一、换热器的设计型计算896.管程和壳程数的确定一、换热器的设计型计算907.折流档板的选用板间距过小，不便于制造和检修，阻力也较大；板间距过大，流体难于垂直流过管束，使对流给热系数下降。一、换热器的设计型计算907.折流档板的选用一、换热器的设计型计算91系列标准中采用的板间距为：固定管板式有100、150、300、450、600和700mm七种；浮头式有100、150、200、250、300、350、450(或480)和600mm八种。一、换热器的设计型计算91系列标准中采用的板间距为：固定管板式有100、1928.外壳直径的确定壳体标准常用的有159、273、400、500、600、800、1000、1100、1200mm等。一、换热器的设计型计算8.外壳直径的确定壳体标准常用的有159、273、400、500、600、800、1000、1100、1200mm等。928.外壳直径的确定一、换热器的设计型计算8.外壳直径的确93二、换热器的操作型计算操作型计算的命题方式分两类1、第一类命题给定条件：换热器的传热面积A以及有关尺寸、冷热流体的物性，冷热流体的流量qm1、qm2及进口温度t1、T1以及流体的流动方式。计算目的：冷热流体的出口温度t2、T2。给定条件：换热器的传热面积A以及有关尺寸、冷热流体的物性，冷热流体的流量qm1、qm2及进口温度t1、T1以及流体的流动方式。计算目的：冷热流体的出口温度t2、T2。93二、换热器的操作型计算操作型计算的命题方式分两类1、第一94二、换热器的操作型计算2、第二类命题给定条件：换热器的传热面积A以及有关尺寸，冷热流体的物理性质，热流体的流量qm1和进出口温度T1、T2，冷流体的进口温度t1以及流动形式。计算目的：所需冷流体的流量qm2及出口温度t2。94二、换热器的操作型计算2、第二类命题给定条件：换热器的传95二、换热器的操作型计算操作型问题的求解对于各种操作型问题，可联立求解传热基本方程和热量衡算式得到解决，对第一类操作型问题可通过消元法直接求解。传热基本方程热量衡算式95二、换热器的操作型计算操作型问题的求解对于各种操作型问题96二、换热器的操作型计算例题1：有一运转中的换热器，热流体为空气1=100[W/m2℃]，冷流体为水，2=2000[W/m2℃]，已测得t1=20℃，t2=85℃，T1=100℃，T2=70℃，管壁热阻可以忽略，换热器逆流操作，当水的流量增加一倍时，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？解：（1）按传热基本方程96二、换热器的操作型计算例题1：有一运转中的换热器，热流体97二、换热器的操作型计算原工况：（1）新工况：（2）97二、换热器的操作型计算原工况：（1）新工况：（2）98二、换热器的操作型计算已知原工况：[W/m2℃]新工况：98二、换热器的操作型计算已知原工况：[W/m2℃]新工况99二、换热器的操作型计算（1）、（2）式相除可得：99二、换热器的操作型计算（1）、（2）式相除可得：100二、换热器的操作型计算或

(3)由热量衡算式：将其代入式（3）解出：T2’=59.8℃t2’=63.8℃100二、换热器的操作型计算或(3)由热量衡101二、换热器的操作型计算(2)新旧两种工况的热流量之比热流量增加了34%对本例，气侧给热为控制步骤，增大水量传热系数基本未变，热流量的变化主要是平均推动力增加的结果。两种工况的tm之比为：101二、换热器的操作型计算(2)新旧两种工况的热流量之比热102二、换热器的操作型计算例题2：有一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝给热系数1=10000[W/m2℃]，冷却水给热系数2=1000[W/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。希望qm1↑，措施？为使qm1↑，应使qm2↑解：原工况：[W/m2℃]℃102二、换热器的操作型计算例题2：有一蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝103二、换热器的操作型计算（1）新工况：[W/m2℃]

（1）、（2）两式相除得：（2）103二、换热器的操作型计算104二、换热器的操作型计算℃冷凝量增加了64%冷凝量的增加主要是传热系数提高104二、换热器的操作型计算℃冷凝量增加了64%冷凝量的增加105二、换热器的操作型计算在换热器中，若热流体的流量qm1或进口温度T1

发生变化，而要求其出口温度T2

保持原来数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。这种调节作用，不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的流量大带走的热量多，流量小带走的热量少，根据传热基本方程式，正确的理解是：

冷却介质流量的调节，改变了换热器内传热过程的速率，传热速率的改变，可能来自tm

，也可能来自K的变化，而多数情况是由两者共同引起的。105二、换热器的操作型计算在换热器中，若热106如果冷流体的给热系数与热流体的给热系数相当或远小于后者，改变冷却介质的流量，使tm

和K都有较大变化，此时过程调节是两者共同作用的结果。如果换热器在原工况下冷却介质的温度已经很小，即出口温度t2

很低，增大冷却介质流量不会使tm

有较大的增加，这时如果热流体给热不是控制步骤，则可使K值增大，从而使传热速率有所增加。但如果热流体给热为控制步骤，增大冷却介质的流量已无调节的作用。这表明，在设计时冷却介质的出口温度不宜取得过低，以便对换热器能留有调节余地。传热过程的调节二、换热器的操作型计算106如果冷流体的给热系数与热流体的给热107二、换热器的操作型计算讨论题：

⑴用套管式换热器，以冷水冷却物料，T1

、t1

、qm1

一定，则设计时，T2要求不变，若qm2

选大些，即qm2↑则：Q___，K_____，tm____，A_____，t2____。操作时，若T1、t1、qm1

不变，qm2↑则：Q___，K___，tm____，A_____，t2____，T2____。（用↑、不变、↓、不确定来表示）107二、换热器的操作型计算讨论题：⑴用套管式换热器，以冷108二、换热器的操作型计算⑴用套管式换热器，以冷水冷却物料，T1

、t1

、qm1

一定，则设计时，T2要求不变，若qm2

选大些，即qm2↑则：Q

不变

，K

↑，tm

↑

，A

↓

，t2

↓。操作时，换热器一定，T1、t1

、qm1不变，若qm2↑则：Q

↑

，K

↑

，tm不确定

，A不变，t2

↓

，T2

↓

。108二、换热器的操作型计算⑴用套管式换热器，以冷水冷却物料109二、换热器的操作型计算⑵套管换热器加热冷流体，热侧为饱和水蒸汽冷凝，若饱和水蒸汽压力上升,则Q_____，K_______，tm______，t2______。（用↑、不变、↓、不确定来表示）⑵套管换热器加热冷流体，热侧为饱和水蒸汽冷凝，若饱和水蒸汽压力上升,则Q↑

，K近似不变，tm

↑

，t2↑

。（用↑、不变、↓、不确定来表示）109二、换热器的操作型计算⑵套管换热器加热冷流体，热侧为饱110二、换热器的操作型计算⑶设计时，选择哪一组参数比较有利于今后对换热器的调节？√110二、换热器的操作型计算⑶设计时，选择哪一组参数比较有利111二、换热器的操作型计算⑷间壁式换热器，管外通空气管内通水,用水使管外的空气冷却,空气的流量保持不变，欲使空气的温度从50℃下降至40℃，有何措施？无措施因为出口水温已21℃，而极限是20℃，所以欲使空气的温度从50℃下降至40℃是不可能的，这类换热器是属于A小，操作费大，没有调节余地。111二、换热器的操作型计算⑷间壁式换热器，管外通空气管内通112二、换热器的操作型计算2.第二类命题的操作型计算因为传热系数K与待求的冷流体流量有关，计算只好采用试差法逐次逼近。一般解法：已知A及有关尺寸，冷热流体的物性，qm1、T1、T2、t1和流动形式。求：qm2、t2112二、换热器的操作型计算2.第二类命题的操作型计算因为传113三、传热单元法－NTU法传热单元法：在操作型计算中，出口温度T2或t2为未知，如果将传热基本方程中所含的两个出口温度用热量衡算式消去其中一个，使得计算式中只含一个出口温度，使计算方便。113三、传热单元法－NTU法传热单元法：在操作型计算中，出114三、传热单元法－NTU法仍以逆流为例：（1）由热量衡算式可得：（2）114三、传热单元法－NTU法仍以逆流为例：115三、传热单元法－NTU法式（1）在等式左端对数项中包含两个待求变量T2及t2，通过下面变量变换并应用式（2）可消去t2115三、传热单元法－NTU法式（1）在等式左端对数项中包含116三、传热单元法－NTU法将上式代入（1）式，并令：

传热单元数：

热效率：⑶可以得到：或：（4）116三、传热单元法－NTU法将上式代入（1）式，并令：117三、传热单元法－NTU法对冷流体同理可导出：（5）式中：（6）

117三、传热单元法－NTU法对冷流体同理可导出：118三、传热单元法－NTU法对第一类操作型问题，使用（3）、（4）式或者（5）、（6）式中任一组方程就可求解，对第二类操作型问题应根据已知条件选用其中一组方程，试差求解。这两组方程是适用于逆流操作的换热器，对并流操作自然也可作类似的推导。118三、传热单元法－NTU法对第一类操作型问题，使用（3）119三、传热单元法－NTU法119三、传热单元法－NTU法120三、传热单元法－NTU法例题1：有一运转中的换热器，热流体为空气1=100[W/m2℃]，冷流体为水，2=2000[W/m2℃]，已测得t1=20℃，t2=85℃，T1=100℃，T2=70℃，管壁热阻可以忽略，换热器逆流操作，当水的流量增加一倍时，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？目的冷却热空气，措施：使水的流量qm2↑120三、传热单元法－NTU法例题1：有一运转中的换热器，热121三、传热单元法－NTU法解：原工况：W/m2℃℃

121三、传热单元法－NTU法解：原工况：W/m2℃℃122三、传热单元法－NTU法水的流量加大一倍：

W/m2℃

122三、传热单元法－NTU法水的流量加大一倍：W/m2123三、传热单元法－NTU法计算得：℃℃123三、传热单元法－NTU法计算得：℃℃124四、换热器的选用标准设备的选用步骤：1、试算并预选设备型号⑴列出基础数据⑵计算定性温度并列出流体物性数据⑶根据生产任务计算热负荷⑷载热体用量的计算⑸确定流体在换热器空间的走向⑹初算流体平均温度差（一般先按逆流计算）⑺选取传热系数K（可取生产上的经验数据或查有关书籍，教材P.231表6-8）⑻计算传热面积A估（根据A估在系列标准中选择适当的型号）P.298附录九⑼初选系列标准设备型号124四、换热器的选用标准设备的选用步骤：125四、换热器的选用2、校核

⑴校核传热系数K①管内给热系数计算②管外给热系数计算校核的传热系数与选取的传热系数误差应小于5%，若误差大于5%，需重新选取传热系数，并重复（7）以下的步骤。⑵校核流体平均温度差⑶校核传热面积A计

A计

<A实际。考虑保险系数，即A实际=（1.15～1.25）A计，否则需重新估计一个K估，重复以上计算。若对管壳两侧的压降有要求，还需对压降进行计算与校核。125四、换热器的选用2、校核126第六章传热6.6传热过程的计算6.6.1传热系数K的导出与提高K的途径6.6.2传热温差tm的计算6.6.3换热器的计算与选用6.6.4非定态传热过程的拟定态处理126第六章传热6.6传热过程的计算127非定态传热非定态传热过程：物料的加热和冷却过程间歇过程的热流密度q与加热位置无关，且随时间而变化。可表示为：式中：式子是在定态条件下导出，对非定态传热过程不适用，但当流体与加热壁面的温度随时间τ的变化率不大时，各传热环节的热量积累可以忽略，非定态过程可按拟定态处理。127非定态传热非定态传热过程：物料的加热和冷却过程间歇过128非定态传热在dτ时间内的传热量为dQT=Qdτ，忽略热损失及换热器金属壁的热容量与温度变化时有：积分：釜内液体的质量Kg釜内液体的比热容[J/Kg℃]128非定态传热在dτ时间内的传热量为dQT=Qdτ，忽略热129非定态传热加热时间为：或：式中：QT—釜内冷流体在加热时间τ内所获得的热量JΔtm—为加热始末的对数平均温度差

式中：t1、t2——加热始末釜内液体的温度129非定态传热加热时间为：或：式中：130第六章传热6.７其它类型换热器简介130第六章传热6.７其它类型换热器简介131一、板式换热器优点：①传热系数K大②结构紧凑，单位容积的传热面积大③具有可拆结构，根据需要可增减传热面积。操作灵活性大，检修清洗也方便。缺点：允许的操作压强和温度比较低，且制造板片需要大吨位的冲压工艺。131一、板式换热器优点：①传热系数K大②结构紧凑，单位容积132一、板式换热器132一、板式换热器133二、板翅式换热器(a)逆流（b）错流133二、板翅式换热器(a)逆流（b）错流134二、板翅式换热器优点：紧凑、高效。单位容积的传热面积比板式换热器更大。缺点：流道小，易堵塞，清洗困难，要求物料清洁，且制造复杂，内漏后很难修复，流体阻力较大。。列管式换热器：40～150[m2/m3]板式换热器：250～1000[m2/m3]板翅式换热器：2500～4000[m2/m3]134二、板翅式换热器优点：紧凑、高效。单位容积的传热面积比135为什么这些高效紧凑的换热器，它们的流体流动的通道都制成非圆形的呢？

135为什么这些高效紧凑的换热器，它们的流体流动的通道都制成136例题：某气体在内径为35mm的直管内作湍流流动，管外用饱和蒸汽加热，测得给热系数为α，若气体流量与加热条件不变，并假定气体进出口平均温度相同，试计算气体在以下两种横截面积与圆管相等的非圆形通道内流动的给热系数。1、横截面为正方形的通道2、长宽之比为1：10的长方形通道136例题：某气体在内径为35mm的直管内作湍流流动，管外用137解：1、正方形通道的边长：

正方形通道的当量直径

设在正方形管道内的给热系数为α′，则：

137解：1、正方形通道的边长：正方形通道的当量直径设在正方1382、设长方形通道的宽度为a，则长方形通道的当量直径

长方形管道与圆管内的给热系数之比

1382、设长方形通道的宽度为a，则长方形通道的当量直径长方139从计算结果可看出：在横截面积相等的条件下，周边越长当量直径越小，给热系数越大。更重要的是当量直径越小的非圆管管道，单位体积的传热面积越大。因此用非圆形通道制成的换热器（如板式、板翅式）都具有高效和紧凑的特点。139从计算结果可看出：在横截面积相等的条件下，周边越长当量140基本原理热传导对流给热热辐射热量衡算式传热速率方程增加Ｋ增加增加Ａ过程强化设备设计与选用三种传热机理传热基本方程140基热传导对流给热热辐射热量衡算式传热速率方程增加Ｋ增加141热传导速率方程及其应用学习指导本章重点掌握的内容傅立叶定律单层、多层平壁热传导速率方程及其应用单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用接触热阻的概念141热传导速率方程及其应用学习指导本章重点掌握的内容142对流给热

学习指导对流给热机理对流给热系数的定义热边界层的概念对流给热系数的影响因素及量纲分析法描述给热过程的量纲为一数群流体在光滑圆形直管内强制湍流给热系数关联式142对流给热学习指导对流给热机理143流体有相变时的对流给热系数冷凝给热方式冷凝给热过程的影响因素沸腾给热方式沸腾曲线液体沸腾给热的影响因素学习指导143流体有相变时的对流给热系数冷凝给热方式学习指导144辐射传热辐射传热的特点黑体、镜体、灰体的概念辐射传热的相关定律两实际物体之间的辐射传热计算学习指导144辐射传热辐射传热的特点学习指导145换热器的传热计算换热器的热量衡算传热速率方程传热系数的计算平均温度差的计算换热器的操作型计算学习指导145换热器的传热计算换热器的热量衡算学习指导146换热器管壳式换热器的基本结构强化的途径换热器设计与选型的主要步骤学习指导146换热器学习指导147第六章复习思考题1、热量传递有哪几种基本方式？各自的传热机理是什么？各自的热流量如何计算？2、对流传热与对流给热的区别？流动对对流给热有什么贡献？3、流体有相变化时给热可分为哪两类？设计冷凝器时为什么用膜状冷凝加以考虑？核状沸腾的优点是什么？4、两物体间辐射传热的速率方程式是如何推导出来的？物体的辐射能力与吸收率的关系？影响吸收率的因素？5、两流体间的总传热系数K如何求得？总传热系数K的意义，它包含了哪几项热阻？如何提高总传热系数？6、对两流体传热的推动力如何理解？如何求两流体作逆流、并流、错流和折流时的平均温度差？如何提高传热推动力？147第六章复习思考题1、热量传递有哪几种基本方式？各自的148第六章复习思考题7、换热器的热量衡算式如何表达？热负荷如何确定？载热体用量如何计算？8、弄清通过α、λ、K分别计算定态传热过程的传热量时，其所对应的传热推动力的取法。9、记住流体在圆形直管中作强制湍流时对流给热系数的计算式及其使用条件。10、已知某条件下的α值（圆形直管强制湍流），如其他条件不变只改变流速，其α值将如何改变？能否较简便地将其求得？148第六章复习思考题7、换热器的热量衡算式如何表达？热负149第六章复习思考题11、在列管换热器中，拟用饱和水蒸汽加热空气，试问：（1）传热管的壁温接近哪种流体的温度？（2）K值接近哪种流体的给热系数？12、在蒸汽管外有两层厚度相等而导热系数不相等的绝热层，问两层的位置（在内或在外）对绝热有何影响？13、何谓定态传热与非定态传热？14、蒸汽在列管式换热器中冷凝，如果蒸汽走管程，换热器应如何放置？如蒸汽走壳层应如何放置？149第六章复习思考题11、在列管换热器中，拟用饱和水蒸汽150概述任何物体只要处于绝对零度以上，都能发射电磁波形式的能量，当一物体的这种能量射到另一物体并被吸收转变为热能的过程称为热辐射。热辐射与对流和传导的主要区别：热辐射线可在真空中传播，无需任何介质。1概述任何物体只要处于绝对零度以上，都能发射电磁波形151辐射辐射能热辐射热射线物体以电磁波方式传递能量的过程物体以电磁波方式传递的能量因热的原因引起的电磁波辐射波长0.38～1000μm之间大部分集中在波长0.76～20μm的红外光线区段概述2辐射辐射能热辐射热射线物体以电磁波方式传递能量的过程物体152辐射能的吸收、反射和透过概述透过反射吸收3辐射能的吸收、反射和透过概述透过反射吸收153根据能量守恒定律，可得概述4根据能量守恒定律，可得概述154吸收率反射率透过率概述5吸收率反射率透过率概述155一、黑体、镜体、透热体和灰体能透过全部辐射能的物体称为透热体。黑体镜体透热体能全部吸收辐射能的物体称为黑体或绝对黑体。能全部反射辐射能的物体称为镜体或绝对白体。能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体称为灰体。灰体6一、黑体、镜体、透热体和灰体能透过全部辐射能的物体称为透热156黑体镜体灰体一般单原子气体和对称的双原子气体（如He、O2、N2和H2等）均可视为透热体透热体理想物体一、黑体、镜体、透热体和灰体7黑体一般单原子气体和对称的双原子气体（如He、O2、N2和157二、物体的辐射能力E辐射能力实际物体在一定温度下，单位表面积，单位时间内所发射的全部波长的辐射能，称为该物体在该温度下的辐射能力。单位为W/m2黑体的辐射能力单位为W/m2黑体在一定温度下，单位黑体表面，单位时间内所发射的全部波长的辐射能。8二、物体的辐射能力E辐射能力实际物体在一定温度下，158黑体辐射能力黑体辐射常数三、斯蒂芬-玻尔茨曼定律理论研究证明：黑体的辐射能力Eb

服从斯蒂芬-玻尔茨曼定律。5.67×10-8W/m2K49黑体辐射能力黑体辐射常数三、斯蒂芬-玻尔茨曼定律理论研究证159斯蒂芬—玻尔兹曼定律揭示了黑体的辐射能力与其表面温度的四次方成正比这一定量关系。黑体的辐射系数三、斯蒂芬-玻尔茨曼定律工程上为计算方便起见,常写成:10斯蒂芬—玻尔兹曼定律揭示了黑体的辐射能力与其表面160四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律辐射换热的差额为：当T0=T，两表面处于热辐射的动平衡状态，热量的收支相等。即：q=0或物体的辐射能力与吸收率之比等于同温度下黑体的辐射能力。称为克希霍夫定律。黑体实际物体11四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律辐射换热的差额为161可以看出，当a↑，E↑，即容易吸收的物体，也容易放出能量。各种物体的吸收率永远小于1，所以在任何温度下，各种物体的辐射能力永远是小于绝对黑体的辐射能力。

∵a<1为物体的辐射系数四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律[W/m2K4]12可以看出，当a↑，E↑，即容易吸收的物体，也容易162克希霍夫定律揭示了物体的辐射能力与吸收率之间的关系。对于实际物体，因a<1，故实际物体的辐射能力小于黑体的辐射能力。由此可见，在任何温度下，黑体的辐射能力最大，对于其它物体而言，物体的吸收率愈大，其辐射能力也愈大。四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律13克希霍夫定律揭示了物体的辐射能力与吸收率之间的关163灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，定义为灰体的黑度，亦称为灰体的发射率。黑度四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律对于波长在0.76～20μm范围内的辐射能，大多数材料的吸收率随波长变化不大，可视为灰体。14灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比，定义164比较在同一温度下，灰体的吸收率和黑度在数值上相等四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律15比较在同一温度下，灰体的吸收率和黑度在数值上相等165黑度ε和物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度及氧化程度）有关，一般由实验测定，常用工业材料的黑度列于表６-４中。四、物体的辐射能力与吸收率—克希霍夫定律16黑度ε和物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度166第六章传热6.5辐射传热6.5.1基本概念和定律6.5.2两物体间辐射换热17第六章传热6.5辐射传热167一、两黑体间的辐射换热设有两个相距很近，表面积相等的平行黑体。且T1>T2

。∵T1>T2∴Eb1>Eb2由黑体1净传给黑体2的热量为：18一、两黑体间的辐射换热设有两个相距很近，表面积相等的平行168一、两黑体间的辐射换热如二平面的位置不是平行的温度高的黑体的辐射面积几何因数(角系数)φ=f（两物体表面的形状、大小、相互位置及距离）19一、两黑体间的辐射换热如二平面的位置不是平行的温度高的黑169二、两实际物体间的辐射换热实际物体之间的辐射换热要利用有效辐射的概念进行计算。两实际物体间的辐射换热由于投射的辐射能只有部分被吸收，其余被反射，而被反射的辐射能中也只有一部分被反射回原来的物体表面上，所以这时的辐射换热是一个反复发射和反射的过程。

20二、两实际物体间的辐射换热实际物体之间的辐射换热要170二、两实际物体间的辐射换热1、有效辐射设E：本身发射的能量

Eλ：其它物体投射到该物体表面的能量

E效：本身辐射和反射辐射之和21二、两实际物体间的辐射换热1、有效辐射设E：本身发射的171二、两实际物体间的辐射换热可从两种角度来分析被研究物体的热量收支情况：①从物体的内部看：一物体净传给其它物体的能量：（1）②从物体的外部看：（2）（3）把（3）式代入（1）式：等式两边同除以a1

：22二、两实际物体间的辐射换热可从两种角度来分析被研究物体的172二、两实际物体间的辐射换热2、利用有效辐射概念进行辐射换热计算公式的推导示例已知：①有两物体：1物体：A1、T1、a12物体：A2、T2、a2②且T1>T2

③两物体间为透热体求：辐射换热量23二、两实际物体间的辐射换热2、利用有效辐射概念进行辐射换173二、两实际物体间的辐射换热解：一物体传给二物体的净热。从图可知，一物体发射的辐射能全部投射到二物体上，而二物体发射的辐射能只有一部分投射到一物体的表面上，其余部分的辐射能却投射到本身的表面上。一物体净传给二物体的热量为：根据有效辐射的概念：因为热量是在二物体之间进行的：⑴⑵⑶⑷24二、两实际物体间的辐射换热解：一物体传给二物体的净热。从174二、两实际物体间的辐射换热将式（2）、（3）、（4）代入（1）式：⑸25二、两实际物体间的辐射换热将式（2）、（3）、（4）代入175二、两实际物体间的辐射换热当两物体温度相等时，即T1=T2

时，能量交换收支相等。∵T1=T2代入⑸式得26二、两实际物体间的辐射换热当两物体温度相等时，即T1=176二、两实际物体间的辐射换热两物体组成的封闭系统的辐射传热27二、两实际物体间的辐射换热两物体组成的封闭系统的辐射传热177二、两实际物体间的辐射换热当时,可化简为：当时,可化简为：当时,可化简为：实用意义：不需要知道表面积A2和黑度ε2就可计算辐射换热量。28二、两实际物体间的辐射换热当时,可化简为178二、两实际物体间的辐射换热例题：电热偶的测温误差用热电偶测量管道中的气体温度，已知热电偶接点表面的黑度为0.3，气体对热电偶的给热系数为60W/m2℃，试求以下三种情况热电偶的测量误差。

1、管壁温度为30℃，热电偶读数为60℃；

2、管壁温度为500℃，热电偶读数为700℃；

3、加强管道保温措施，管壁温度为650℃，热电偶读数为700℃。29二、两实际物体间的辐射换热例题：电热偶的测温误差179二、两实际物体间的辐射换热解：由于热电偶工作点具有凸表面，其表面积相对于管壁很小，所以可按条件计算。设流体真实温度为Tg，热电偶指示温度为T1

，管壁温度为Tw

，在定态条件下，热电偶的辐射散热和对流受热应相等。30二、两实际物体间的辐射换热解：由于热电偶工作点具有180二、两实际物体间的辐射换热1、T1=273+60=333KTw=273+30=303K

2、T1=273+700=973KTw=273+500=773K31二、两实际物体间的辐射换热1、T1=273+60=33181二、两实际物体间的辐射换热3、T1=273+700=973KTw=273+650=923K32二、两实际物体间的辐射换热3、T1=273+700=9182二、两实际物体间的辐射换热从本例计算结果可知，用普通热电偶测定低温气体的所产生的误差很小，但用来测定高温气体的温度所产生的误差则不容忽视。减少测温误差措施：⑴降低热电偶的黑度，⑵提高气体对热电偶的局部给热系数，⑶加强管道保温措施以提高壁温等，⑷采用遮热罩抽气式热电偶。33二、两实际物体间的辐射换热从本例计算结果可知，用普通热183二、两实际物体间的辐射换热3、隔热板当需要减少热辐射时，可以在热源与受热物体之间插入薄板，能够有效地阻碍辐射换热的薄板，称为隔热板。隔热板的工作原理热源1传给隔热板的辐射热量为：隔热板3传给受热体的辐射热量为：(1)(2)34二、两实际物体间的辐射换热3、隔热板热源1传给隔热板的184二、两实际物体间的辐射换热式中：当热辐射处于稳定状态时：由（1）式：35二、两实际物体间的辐射换热式中：当热辐射处于稳定状态时185二、两实际物体间的辐射换热由（2）式：加了一块隔热板以后的热辐射量：(3)不加隔热板时，热源1传给受热体2的辐射热量为：(4)36二、两实际物体间的辐射换热由（2）式：加了一块隔热板以186二、两实际物体间的辐射换热比较（3）式和（4）式表明：放置一块隔热板可使辐射热量减少一半。如果在受热体和热源中间加n块隔热板呢？热量可减少多少？放置n块隔热板可使辐射热量减少为原来的结论：隔热板对整个系统不起加入或移走热量的作用，而仅仅是在热流途中增加热阻减少传热量。37二、两实际物体间的辐射换热比较（3）式和（4）式表明：187第六章传热6.5辐射传热6.5.1基本概念和定律6.5.2两物体间辐射换热6.5.3辐射给热系数38第六章传热6.5辐射传热188辐射给热系数当化工设备或管道在大房间内散热时对流给热传热量辐射传热量将辐射传热处理为与对流给热方式类似的方式：辐射给热系数[W/m2℃]39辐射给热系数当化工设备或管道在大房间内散热时对流给热传热189

当对流给热的温差和辐射传热的温差相等时，则总的热流量：辐射给热系数总给热系数[W/m2℃]40当对流给热的温差和辐射传热的温差相等时，则总的热流190第六章传热6.6传热过程的计算6.6.1传热系数K的导出与提高K的途径41第六章传热6.6传热过程的计算191一、传热系数K计算式的导出图为一逆流操作的套管式换热器，冷热流体的温度分别以t、T表示，热流依次穿过热流体、管壁、冷流体三个环节。传热速率方程传热系数K

42一、传热系数K计算式的导出图为一逆流操作的套管式换热器，192冷、热流体通过间壁换热的传热机理为“对流-传导-对流”的串联过程，对定态传热过程，各串联环节的传热速率必然相等，即或一、传热系数K计算式的导出43冷、热流体通过间壁换热的传热机理为“对流-传导-