传热学第十五讲

传热学第十五讲第1页，课件共61页，创作于2023年2月2、角系数的代数分析法由三个非凹表面组成的闭合系统角系数：两个相对的非凹表面角系数：第2页，课件共61页，创作于2023年2月4、两黑体表面封闭系统的辐射传热3、有效辐射与投入辐射的定义5、两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热第3页，课件共61页，创作于2023年2月6、简化形式简化形式1

：平面或凸表面简化形式2

：两个平行平板简化形式3：大空间小物体第4页，课件共61页，创作于2023年2月第5页，课件共61页，创作于2023年2月7.传热方程：※平壁传热※圆筒壁传热※临界热绝缘直径8.换热器分类第6页，课件共61页，创作于2023年2月传热方程：§10-3换热器中传热过程平均温差的计算一、简单顺、逆流换热器平均温差的计算k—传热系数；∆tm

—冷热流体的传热温差※在前面的传热计算中，都把∆t作为一个定值处。※对于换热器：情况不同；冷、热流体沿传热面进行换热，温度沿流向不断变化，温差∆tx也沿流向不断化。※换热器传热过程计算式中的传热温差应是整个换热器传热面的平均温差∆tm。第7页，课件共61页，创作于2023年2月假设：适用于简单逆流、顺流二、对数平均温差第8页，课件共61页，创作于2023年2月第9页，课件共61页，创作于2023年2月第10页，课件共61页，创作于2023年2月当进、出口温差比较接近时，可取其平均值：3.算术平均温差注：平均温差>对数平均温差。第11页，课件共61页，创作于2023年2月算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当时，两者的差别小于4％；当时，两者的差别小于2.3％。第12页，课件共61页，创作于2023年2月2、其它复杂布置时平均温差的计算实际温升理论温升温差修正系数第13页，课件共61页，创作于2023年2月壳侧1程，管侧2，4，6，

程时的温差修正系数

第14页，课件共61页，创作于2023年2月壳侧2程，管侧4，8，12，

程时的温差修正系数

第15页，课件共61页，创作于2023年2月交叉流，两侧流体都不混合时的温差修正系数

第16页，课件共61页，创作于2023年2月交叉流，一侧混合、一侧不混合时的温差修正系数

第17页，课件共61页，创作于2023年2月三、各种流动形式的比较顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的最大，顺流则最小；（2）顺流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。xTInOutt1t’2t”2xTInOutt”1t’1t2第18页，课件共61页，创作于2023年2月四、简单换热器温度分布图1.流动方向顺流、逆流2.曲线变化的快慢（或陡峭）3.曲线的凸凹性※顺流时两线向中间弯曲※逆流时比较冷热两流体的进出口温差曲线向进出口温差小的流体方向弯曲。第19页，课件共61页，创作于2023年2月※逆流时（1）第20页，课件共61页，创作于2023年2月第21页，课件共61页，创作于2023年2月§10.4间壁式换热器的热设计1、设计类型与设计方法设计类型设计计算：校核计算：根据给定设计工况，设计新换热器，确定换热面积对已有换热器，确定其非设计工况下的换热能力设计方法平均温差法传热单元数法计算方程热平衡式传热方程式链接第22页，课件共61页，创作于2023年2月公式中的单位说明：传热方程式热平衡式第23页，课件共61页，创作于2023年2月2、换热器设计的平均温差法（1）根据给定条件，求待定温度。（2）初步布置换热面，并计算出相应的传热系数k。（3）计算平均温差，查找温度修正系数。（4）由传热方程求出面积A，并核算两侧流动阻力。（5）流阻过大，则改变设计方案。设计计算步骤：设计计算已知条件：通常给定qm1c1、qm2c2以及4个温度中的3个，求k、A。第24页，课件共61页，创作于2023年2月（1）先假设一个流体的出口温度，按热平衡求另一出口温度。（2）根据4个温度计算平均温差△tm。（3）根据结构，算出相应工作条件下的传热系数k。（4）已知kA和△tm

，用传热方程求假设传热量Фht。（5）根据4个温度，用热平衡式求假设传热量Фhb。（6）比较Фht

与Фhb，二者不符，则重新假设一个出口温度，重复1-6的步骤，直到二者接近程度满足计算精度。校核计算步骤：校核计算已知条件：通常给定qm1c1、qm2c2、t1′、t2′、

A，利用三个基本方程解其余未知量。第25页，课件共61页，创作于2023年2月例1：设计计算已知：求：（1）若为此换热器为逆流换热，A=?（2）若此换热器为<1-2>型管壳式换热器，A=?第26页，课件共61页，创作于2023年2月解：（1）根据热平衡方程逆流根据传热方程A=0.78m2Ф=70kW（2）<1-2>型管壳式换热器需求温差修正系数ψ查得ψ=0.94根据传热方程A=0.83m2第27页，课件共61页，创作于2023年2月例2：校核计算求：已知：逆流换热器第28页，课件共61页，创作于2023年2月掌握每章例题(不含每章小节中的例题)、作业、课堂所讲例题及PPT中的习题。掌握总复习中的带框公式。掌握复习提要中的问题。课程总复习第29页，课件共61页，创作于2023年2月第1章绪论2.对流换热：或3.黑体四次方定律：1.一维稳态无限大平板（平壁）：或4.传热方程：第30页，课件共61页，创作于2023年2月※非稳态传热过程以及有内热源时，不能用热阻分析法.复习提要：1.热量传递的基本方式。2.一维傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。3.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。4.黑体辐射换热的四次方定律基本表达式及其中各物理量的定义。5.传热过程及传热系数的定义。6.热阻的概念.对流热阻,导热热阻的定义及基本表达式。7.三种导热方式中系数哪个是物性参数，哪个不是？8.对流换热和传热过程的区别.表面传热系数(对流传热系数)和传热系数的区别。9.导热系数,表面传热系数和传热系数之间的区别.10.会分析一个实际问题的传热过程。第31页，课件共61页，创作于2023年2月1.导热基本定律（傅利叶定律）或2.导热系数第2章稳态导热4.边界条件3.直角坐标系导热微分方程给定壁面温度第一类边界条件：第二类边界条件：给定壁面热流密度第三类边界条件：对流换热条件第32页，课件共61页，创作于2023年2月5.多层平壁(无内热源/一类边界)6.多层圆筒壁的稳态导热(无内热源/一类边界)tw1tw2tw3tw4tw1tw2tw3tw412重点：热流量、热流密度及层间温度的求解。第33页，课件共61页，创作于2023年2月7.等截面直肋稳态导热第34页，课件共61页，创作于2023年2月复习提要：1.掌握失量傅立叶定律的基本表达式及其中各物理量的定义。2.掌握温度场,等温面,等温线的概念。3.掌握边界条件的种类。4.了解利用能量守恒定律和傅立叶定律推导导热微分方程的基本方法5.掌握使用热阻概念,对通过单层和多层平板,圆筒壁面的一维导热问题的计算方法。6.了解利用能量守恒定律和傅立叶定律推导等截面和变截面肋片的导热微分方程的基本方法。7.掌握导热系数为温度的线性函数的范围及纵向截距的意义。8.掌握肋效率的定义及其与传热量的关系。9.掌握肋片内温度分布及肋片表面散热量的计算。第35页，课件共61页，创作于2023年2月1.毕渥数、傅立叶数及时间常数l特征长度※毕渥数Fo越大，热扰动就能越深入地传播到物体内部，因而，物体各点地温度就越接近周围介质的温度。※傅立叶数※时间常数第3章非稳态导热掌握不同物体的特征长度第36页，课件共61页，创作于2023年2月※集总参数法计算公式：※使用条件平板长圆柱圆球3.半无限大物体非稳态导热的温度分布2.集总参数法第37页，课件共61页，创作于2023年2月复习提要：１非稳态导热的分类及各类型的特点。２掌握Bi准则数,Fo准则数的定义及物理意义。３掌握Bi0和Bi

各代表什么样的换热条件?４掌握集总参数法的物理意义及应用条件。５掌握使用集总参数法，物体内部温度变化及换热量的计算方法。时间常数的定义及物理意义.６了解非稳态导热的正规状况阶段的物理意义及数学计算上的特点７了解非稳态导热的正规状况阶段的判断条件。８掌握半无限大平板的物理概念。9掌握半无限大平板非稳态导热的计算方法。10掌握不同物体的特征长度第38页，课件共61页，创作于2023年2月※意义：大小反映平均对流换热的强弱第5章对流传热的理论基础1.普朗特数Pr与努歇尔数Nu意义：反映流体分子和流体微团的动量和热量扩散的深度。※第39页，课件共61页，创作于2023年2月边界层分类层流边界层：紊流边界层：惯性力<粘性力惯性力>粘性力临界雷诺数：Rec第40页，课件共61页，创作于2023年2月2.牛顿冷却式:※特征长度：板长※定性温度：※适用范围：层流边界层3.流体外掠平板时※当地努歇尔数第41页，课件共61页，创作于2023年2月复习提要：1.对流换热是如何分类的?影响对流换热的主要物理因素.2.对流换热问题的数学描写中包括那些方程?3.从流体的温度场分布可以求出对流换热系数(表面传热系数),其物理机理和数学方法是什么?4.速度边界层和温度边界层的物理意义和数学定义.5.管外流和管内流的速度边界层有何区别?第42页，课件共61页，创作于2023年2月3.管内受迫对流换热实验关联式2.特征数方程的常用形式迪图斯-贝尔特公式湍流强制对流第6章单相对流传热的实验关联式1.相似原理、量纲分析相似条件：（1）同类现象（2）同名准则数相同（3）单值性条件相似第43页，课件共61页，创作于2023年2月4.自然对流温差密度差浮升力自然对流自然对流换热第44页，课件共61页，创作于2023年2月流体外掠平板管内受迫对流流体外掠单管流体外掠管束大空间自然对流有限空间自然对流准则方程式特征长度定性温度板长内径或外径外径H或外径茹卡乌斯卡斯关联式第45页，课件共61页，创作于2023年2月复习提要：1.对管内流和管外流,Re准则数中的特性长度的取法是不一样的.说明其物理原因.2.当量水利直径的定义和计算方法.3.掌握什么是相似原理?判断物理相似的条件?相似原理在工程中有什么作用?4.掌握外掠单管与管内流动两种现象有什么本质区别？5.掌握大空间自然对流与有限空间自然对流的区别。6.掌握Nu,Pr和Gr的物理意义，Nu数与Bi数有什么区别。7.掌握外掠平板，管内流、管外流时层流与湍流的Re判断大小。第46页，课件共61页，创作于2023年2月第八章主要复习内容1、物体表面对电磁波的作用固体和液体：气体：2、斯忒藩-玻耳兹曼定律第47页，课件共61页，创作于2023年2月3、普朗克定律维恩位移定律

黑体辐射能按波段的分布黑体辐射函数第48页，课件共61页，创作于2023年2月4、兰贝特定律定向辐射强度遵守兰贝特定律的辐射第49页，课件共61页，创作于2023年2月5、实际物体的辐射力6、实际物体的光谱辐射力7、实际物体的定向辐射强度黑体漫射体第50页，课件共61页，创作于2023年2月8、实际物体的吸收比光谱吸收比9、灰体10、基尔霍夫定律第51页，课件共61页，创作于2023年2月复习提要：1.掌握什么是黑体,灰体?2.掌握光谱辐射力,辐射力和定向辐射强度的物理意义.它们之间有什么关系?3.物体的发射率,吸收率,反射率,穿透率是怎样定义的?发射率和反射率有何不同?4.掌握漫射物体吸收率与发射率的计算方法。5.掌握工业上有实际意义的热辐射波长范围.近红外,远红外辐射概念.6.掌握漫射表面的概念.7.物体的发射率取决于物体本身,而不涉及外部条件.因此,发射率可看成是物性.但是吸收率与外界条件有关.为什么对于灰体,吸收率也可看成是物性,并等于发射率?8.掌握维恩位移定律的表达式.9.掌握三个黑体辐射基本定律的计算应用.第52页，课件共61页，创作于2023年2月第九章辐射传热的计算1、角系数的定义及性质※相对性※可加性※完整性第53页，课件共61页，创作于2023年2月2、角系数的代数分析法由三个非凹表面组成的闭合系统角系数：两个相对的非凹表面角系数：第54页，课件共61页，创作