翅片管换热器基础资料

-.z.第五讲热物性参数和单位主讲人：工业大学纪福教授在第四讲中，介绍了与翅片管相关的计算式，其中，屡次应用流体的物性参数，如流体的密度，粘度，导热系数，等等。每一种流体都有它自己的独特的物理参数，就像生物科学中的“基因〞一样，这些物性参数构成了流体本身区别于其它流体的特性。例如，大家所熟知的空气和水，物理性质是截然不同的，拿密度而言，在常温下水的密度为1000kg/m3;而空气的密度仅为1.2kg/m3.左右。与热有关的物性叫热物性，由于流体的热物性对传热和阻力都有极大的影响，而且是计算和设计中不可缺少的数据，因而本讲将要介绍几种常用流体的热物性参数。应当指出，几乎所有的物性参数都是通过大量的细致的实验得出来的，并有相关的专著可供选用。1空气，烟气，水，水蒸气的热物理性质表。考虑到翅片管换热器的应用特点，管外翅片侧主要与空气或烟气打交道，而管流动的主要是水和水蒸气，偶尔也有其他流体，如制冷剂等。所以下面给出的热物性表根本上能满足翅片管换热器的计算要求。见下面相关附录附录8干空气的热物理性质附录9大气压力下烟气的热物理性质附录10饱和水的热物理性质附录11干饱和水蒸气的热物理性质附录13几种饱和液体的热物理性质上表适用于1个大气压〔100000Pa〕下的空气，对于在管道中流动的空气，在鼓风机或引凤机的作用下，其压力可能在大气压上下波动，但一般波动幅度不超过1个大气压的1%，故上表仍是适用的。2几个常用单位的说明〔1〕力的单位。从中学物理知道，力=质量×加速度，对于1kg质量的物体，当其加速度为1m/s2时，就构成了力的单位：牛顿〔N〕,所以，1N=1kg×1m/s2=1kg.m/s2.(2)压力或压强单位为Pa：因为压力=力/面积，即单位面积上承受的力，所以1Pa=1N/1m2=1kg/(ms2应该记住，1个大气压=100000Pa=105Pa.=0.1MPa(兆帕)(3)功，能量，热量的单位。由中学物理可知，功=力×距离，单位是焦耳〔J〕，1J=1N×1m=1kg.m2/s2.应当记住，热量是能量的一种，其单位同样是焦耳〔J〕，或千焦耳〔KJ〕(4)功率的单位。单位时间做的功叫功率，其单位是我们所熟知的瓦〔W〕，1W=1J/s，或1KW=1KJ/s〔5〕目前，工程上经常用千卡或大卡〔Kcal〕作为热量的计量单位。1千卡的物理含义是：1公斤的水温度升高1度或降低1度所吸收或放出的热量。这一工程单位正逐渐被国际单位千焦〔KJ〕所代替。二者的换算关系为：1KJ=0.2388Kcal或1Kcal=4.1868KJ1KW.=1KJ/s=0.2388Kcal/s=860Kcal/h例如，有一台锅炉，热负荷为1200000Kcal/h,其对应的KW数为：1200000/860=1395KW≈2×700KW=1.4MW(1MW=106W).3物性表的应用举例：对于没有学过相关专业课程的人士，要掌握各物性的含义并正确地应用是有一定困难的，只能循序渐进地熟悉它。下面，通过几个小例子来练习一下：〔1〕有一热风炉，所产生的热风在200℃时的体积流量为40000m3/h,试将其换算成质量流量kg/h.由上面的空气物性表查得在200℃下的空气密度ρ=0.746kg/m3,则空气的质量流量为：G=40000m3/h×0.746kg/m3=29840kg/h=8.29kg/s..进一步将上述质量流量换算成0℃下的体积流量，即标准立方米每小时〔Nm3/h〕。由上表查得，在0℃下的空气密度为ρ=1.293kg/m3，则在标准状况下的体积流量为：V=29840kg/h÷1.293kg/m3=23078Nm3/h.请记住，质量流量〔kg/h〕或标准体积流量〔Nm3/h〕在流体的流动和换热过程中是保持不变的，是不随温度而变化的。(2)在物性表中，有一个与热量计算有关的物理量----比热Cp,KJ/(kg.℃).其物理意义从单位的表述中可以得知：1kg质量的物体，当温度产生1℃的变化时，该物体含有的热能的变化〔KJ〕试问，对于1kg的800℃的高温烟气，其含有的热能是多少.由烟气物性表查得，800℃下‘’的比热Cp=1.264KJ/(kg.℃)，则1kg烟气所包含的热能为：800℃×1.264KJ/(kg.×℃)=1011.2KJ/kg。如果在经过换热器之后，烟气的温度降至200℃，问这时该1kg烟气所包含的热能是多少.首先，查取200℃时的烟气比热Cp=1.097KJ/(kg.℃),则1kg烟气的热能为：200℃×1.097KJ/(kg.℃)=219.7KJ/kg。〔3〕在饱和水的热物理性质表中，应当关注的是饱和温度〔t℃〕和饱和压力〔Ｐａ〕的对应关系。所谓饱和状态，是指在一个只有水和水蒸汽共存的密闭容器中，在这一对应的饱和温度和饱和压力下，液体变成蒸汽的分子数等于蒸汽变成液体的分子数，即处于相对的平衡状态。试问，一台产生０.６ＭＰａ饱和蒸汽的锅炉，其蒸汽的出口温度是多少.由水蒸汽热物性表查得，0.6ＭＰａ对应的蒸汽温度约为158℃。〔4〕在饱和水和饱和水蒸气的热物性表中，还应当关注的是两个热焓值：饱和水的热焓h’和饱和蒸汽的热焓h，，，其单位为KJ/kg，物理意义是一公斤质量的介质所包含的热能，热能的计算起点是0℃。例如，100℃下水的焓值h‘=419.1KJ/kg，而100℃下水蒸气的焓值为h，，=2675.7KJ/kg，二者的差值：2675.7-419.1=2256.6KJ/kg=r。此处，r叫汽化潜热，是水蒸气热物性表中的