文档介绍：第四章传热及传热设备
概述
热传导
对流传热
流体无相变时的对流传热
流体有相变时的对流传热
辐射传热
总传热速率和传热过程的计算
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流体有相变时的对流传热
蒸气冷凝: 饱和蒸气与低于其饱和温度的冷壁接触时,将凝结为液体,释放出气化潜热。
蒸气冷凝进行加热的优点: ①具有恒定的温度( ts饱和温度),操作时易于控制; ②表面传热系数h大。
蒸气冷凝方式:膜状冷凝,滴状冷凝。
§ 蒸汽冷凝对流传热
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◇膜状冷凝:若冷凝液能润湿壁面,形成一层完整的液膜布满液面并连续向下流动。
膜状冷凝时蒸汽放出的潜热必须穿过液膜才能传递到壁面上去,此时,液膜层就形成壁面与蒸汽间传热的主要热阻。若凝液籍重力沿壁下流,则液膜越往下越厚,给热系数随之越小。
竖直壁面:
层流:P189式4-40
湍流: 式4-43
水平圆管外:
层流:式4-44
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◇滴状冷凝:若冷凝液不能很好地润湿壁面,仅在其上凝结成小液滴,此后长大或合并成较大的液滴而脱落。
在下滚过程中,一方面会合相遇液滴,合并成更大的液滴,一方面扫清沿途所有的液滴,使壁重新暴露在蒸汽中。没有完整液膜的阻碍,热阻很小。
滴状冷凝的表面传热系数比膜状冷凝的表面传热系数大5∽10倍。但滴状冷凝难于控制,工业上大多是膜状冷凝。
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影响蒸气冷凝传热的因素:
流体物性的影响
物性ρ↑、μ↓→膜流速加快→液膜厚度↓→h↑
冷凝液膜两侧的温度差
Δt↑→蒸气冷凝速率↑→液膜厚度↑→ h ↓
蒸气流速和方向的影响
蒸气流动时,将在汽液界面上产生一定的摩擦力,如与液膜同向,会使液膜加速,膜层厚度减薄→h↑.
若两者反向→h↓
不凝性气体的影响
不凝性气体(λ小),在汽液界面处聚集,形成一层气膜,增加了热阻→h↓,要定期排放。
蒸气过热的影响
温度高于其饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽,实验表明,在大气压力下,过热30℃的蒸汽较饱和蒸汽的表面传热系数高1%,而过热540℃的蒸汽的表面传热系数高30%。所以在一定情况下不考虑过热的影响,仍按饱和蒸汽进行计算。
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§ 沸腾传热
(二)有相变时
工业上经常需要将液体加热使之沸腾蒸发,如:在锅炉中把水加热成水蒸汽;在蒸发器中将溶剂汽化以浓缩溶液,都是属于沸腾传热。
大空间沸腾是指沉浸于原为静止的大容器内的加热面上的液体中所发生的沸腾现象,此时,液体的运动由自然对流和汽泡成长、运动所形成的对流引起的。
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产生沸腾现象的必要条件:液体过热(P194)、 有汽化核心
沸腾曲线
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辐射传热
一、基本概念
辐射传热是物体以发射电磁波形式传递能量的过程,电磁波在一定波长范围内(~40 μm之间,主要是可见光和红外光),表现为热能。
特点:传播方式以电磁波的形式,不需要任何介质进行传递。
(1) 热辐射的特性
热辐射和可见光一样,具有反射、折射和吸收的特性,服从光的反射和折射定律,能在均一介质中作直线传播。
如图所示,假设投射到某一物体上的总辐射能为Q,一部分能量QA被吸收,一部分能量QR被反射,余下的能量QD 透过物体。
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QA+QR+QD =Q或 QA /Q+ QR /Q + QD /Q=1
令A(吸收率)= QA /Q R(反射率)= QR /Q
D(透射率)=QD /Q
故A(吸收率)+R(反射率)+D(透射率)=1
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(2)黑体、镜体、透热体和灰体 ◎黑体:能全部吸收辐射能的物体 A=1;
无光泽的黑漆表面 A=~ 近似黑体。
◎镜体(绝对白体):能全部反射辐射能的物体 R=1;
磨光的铜表面R=。
黑白之分不据颜色。
◎透热体:能全部透过辐射能的物体 D=1。
例如He 、N2 、H2 、O2等气体。
上面定义的物体多是理想物体,自然界中并不存在,只是作为一种比较标准而建立。实际物体,象一般的固体都能部分吸收所有波长范围的辐射能。
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