热传递的基本原理

关于热传递的基本原理第1页，课件共25页，创作于2023年2月

是热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。

热传递定义第2页，课件共25页，创作于2023年2月热传递方式热传导热对流热辐射123第3页，课件共25页，创作于2023年2月导热当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温物体传到低温处的过程称为导热。导热一般发生在固体与固体间，主要是通过材料晶格的热振动波以及自由电子迁移来实现的。第4页，课件共25页，创作于2023年2月傅立叶定律傅里叶定律用文字描述为单位时间内通过导热体单位面积上的到热量，在数值上与该面积上的温度成正比，而方向成反比。傅立叶定律公式：Φ=-λA(dt/dx)q=-λ(dt/dx)热量计算公式：Q=KS∆t由上式可知，增大传热系数K或增大传热温差∆t以及传热面积S，均可使传热量Q增大

第5页，课件共25页，创作于2023年2月傅立叶定律适用条件（1）傅立叶定律只适用于各向同性物体，对于各向异性物体，热流密度矢量的方向不仅与温度梯度有关，还与热导率的方向性有关，因此热流密度矢量与温度梯度不一定在同一条直线上。（2）傅立叶定律适用于工程技术中的一般稳态好非稳态导热问题，对于极低温的导热问题和极短时间产生极大热流密度的瞬态导热过程，如大功率、短脉冲激光瞬态加热等，傅立叶定律不在适用。第6页，课件共25页，创作于2023年2月对流换热当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体壁面之间的热量传递过程，称为对流换热。第7页，课件共25页，创作于2023年2月对流换热的主要影响因素流体的物理性质流体热性质参数有热导率、动力黏度、比定压热容、密度以及体积膨胀系数流动的起因流动起因分为强制对流和自然对流的两个换热过程几何因素的影响指壁面几何形状、大小，流体与固体热接触的相对位置等对对流换热的影响流体的流态流动状态有层流和紊流两种第8页，课件共25页，创作于2023年2月对流换热的计算第9页，课件共25页，创作于2023年2月流体有相变时的对流换热

在火电厂中，不仅经常遇到单相流体的对流换热，而且会遇到液体受热沸腾和蒸汽遇冷凝结等有相变时的对流换热。

沸腾换热是在固体壁面的温度超过与之相接触的液体饱和温度时发生的。

凝结换热是在壁面温度低于与之接触的蒸汽压力下的饱和温度时才会发生。第10页，课件共25页，创作于2023年2月辐射换热

热辐射的基本概念是指物体通过发射电磁波向外传递能量的现象。一般，若电磁波的波长在0.1～1000／μm之间，则称为热辐射。只要温度高于绝对零度，物体就会不断地将其热能转变为辐射能向外发射，因此自然界的物体都具有辐射能力。。在辐射换热过程中也伴随着能量形式的转换热力学能电磁波能热力学能第11页，课件共25页，创作于2023年2月A+R+D=1A:物体的吸收率;R:物体的反射率;D:物体的投射率;第12页，课件共25页，创作于2023年2月A=1表明落到物体表面上的辐射能被物体全部吸收，这种物体称为黑体；黑体不仅吸收能力最大，且与同温度的物体相比，其辐射能力也最大。R=1的物体称为白体;D=1的物体称为透热体。第13页，课件共25页，创作于2023年2月热辐射的基本定律

1.斯尔潘-波尔兹曼定律:黑体的辐射力与热力学温度的四次方成正比。２.基尔霍夫定律:在热平衡的条件下实际物体的吸收率在数值上等于该物体的黑度。第14页，课件共25页，创作于2023年2月因此，辐射传热就是不同物体间相互辐射和吸收能量的结果。辐射传热不仅是能量的传递，同时还伴有能量形式的转换。热辐射不需要任何媒介，换言之，可以在真空中传播。这是热辐射不同于其他传热方式的另一特点。应予指出，只有物体温度较高时，辐射传热才能成为主要的传热方式（如化工生产现场的管式炉）。实际上，传热过程往往并非以某种传热方式单独出现，而是两种甚至是三种传热方式的组合。例如，热水瓶抽真空的目的就是为了减少导热过程的损失；瓶口加塞就是为了减少对流损失；内胆镀银是为减少辐射传热的损失。再如，化工生产中普遍使用的间壁式换热器中的传热，主要是以热对流和导热相结合的方式进行的第15页，课件共25页，创作于2023年2月辐射能与波长温度有关任何物体只要温度高于零度伴随能量形式转换具有方向性发射辐射取决于温度4次方可以再真空中传播特点热辐射第16页，课件共25页，创作于2023年2月实现了能量的转移传递方向都是由高温物体传至低温物体热传导和热对流都是通过分子热运动传递的，而热辐射是通过电磁波热传递三种传递方式共同点第17页，课件共25页，创作于2023年2月传热过程与换热器热量从温度较高的流体经过固体壁传给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。在传热过程中，往往是几种基本传热方式同时存在，即除固体内部的导热外，还同时存在着固体与流体的对热和辐射换热。这种固体壁面同时存在对流和辐射换热的过程称为复合换热。第18页，课件共25页，创作于2023年2月换热器换热器的定义：用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置换热器的类型按其工作原理，火电厂中的换热器一般可分为混合式、表面式和再生式三类第19页，课件共25页，创作于2023年2月换热器内冷热流体的相对流向

第20页，课件共25页，创作于2023年2月第21页，课件共25页，创作于2023年2月传热的强化和削弱强化传热强化传热即为根据传热学的基本原理设法增强传热过程的传热效果，其目的在于使一定的换热设备获得较大的传热量，或在一定的传热量要求下使所需的传热面积最小，设备成本最低。第22页，课件共25页，创作于2023年2月削弱传热削弱传热一般用于减少热力设备及热力管道对环境的散热，且通过