第04章热量传递＂.ppt

液体的导热系数 以列管式换热器为例计算平均温差 当换热器出口温度未知时，需通过反复试算 传热单元数法（NTU） 传热效率－传热单元数法（ε-NTU） 1.传热效率ε 意义：流体可用的热量被利用的程度 (四)传热单元数 第三节 对流传热 (4.3.28) 若换热器的热损失可以忽略，两流体均无相变，则 实际传热量： 最大可能传热量： 理论上换热器中可能达到的最大温差 两流体中最小的热容流量 热流体的热容流量较小： 冷流体的热容流量较小： ε 第三节 对流传热 (4.3.36) (4.3.37) 2.传热单元数 由换热器的热量衡算及总传热速率方程得 对于冷流体: 当K与 为常数 换热器两端温差的对数平均值 以冷流体计的传热单元数: 以热流体计的传热单元数: 传热单元数是温度的函数，在数值上等于单位传热推动力引起流体温度变化的大小，表明换热器传热能力的强弱。 第三节 对流传热 (4.3.39) (4.3.40) (4.3.38) 使用传热单元数进行传热计算时，应以热容流量小的流体为基准 基于热容流量小的流体的传热单元长度，单位为m 设换热器的换热管的直径为d，长度为L，管数为n，则 传热单元长度是传热热阻的函数，总传热系数越大，传热单元长度越小，即传热所需的传热面积越小。 第三节 对流传热 (4.3.41) (4.3.42) (4.3.43) 3.传热效率和传热单元数的关系 可根据传热速率方程和热量衡算式导出 单程并流换热器 两流体的热容量比 单程逆流换热器 任一流体发生相变时 第三节 对流传热 (4.3.45) (4.3.44) (4.3.46) 根据换热器的操作条件，计算传热系数； 计算传热单元数NTU和热容量比cR ； 根据换热器中流体流动的形式和NTU、cR，计算或利用算图查得相应的ε； 根据冷热流体进口温度等已知量，计算传热速率； 根据热量衡算，求出冷热流体的出口温度。 4.传热单元数法 步骤： 第三节 对流传热 第三节 对流传热 (1)简述影响对流传热的因素。 (2)简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。 (3)为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强？ (4) 传热边界层的范围如何确定？试分析传热边界层与流动边界层的关系。 (5)试分析影响对流传热系数的因素。 (6) 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系，若要提高对流传热系数，采取哪种措施最有效？ (7)流体由直管流入短管和弯管，其对流传热系数将如何变化？为什么？ (8)什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大？保温层的临界直径由什么决定？ (9)间壁传热热阻包括哪几部分？若冷热流体分别为气体和液体，要强化换热过程，需在哪一侧采取措施？ (10)什么是传热效率和传热单元数？ 本节思考题 一、辐射传热的基本概念 二、物体的辐射能力 三、物体间的辐射传热 四、气体的热辐射 五、对流和辐射联合传热 本节的主要内容 第四节 辐射传热 (二)大空间自然对流传热 第三节 对流传热 表4.3.2 常见大空间自然对流时的C和n值 设备和管道保温的方法是在其外部包装绝热材料 问题：保温层的厚度？越厚越好？ 传导热阻 对流传热热阻 当保温层厚度增加（即 增大）时 热传导 对流传热 ? 第三节 对流传热 五、保温层的临界直径 (4.3.19) 由此得到热损失 为最大值时的保温层直径： 为正值 保温层的临界直径 保温层的临界厚度 如果保温层的外径小于临界直径即 即增加保温层的厚度反而使热损失增加。 第三节 对流传热 【例4.3.4】外径为25mm的钢管，其外壁温度保持350℃，为减少热损失，在管外包一层导热系数为0.2W/(m·K)的保温材料。已知保温层外壁对空气的对流传热系数近似为10 W/(m2·K)，空气温度为20℃。试求 （1）保温层厚度分别为2mm、5mm和7mm时，每米管长的热损失及保温层外表面的温度； （2）保温层厚度为多少时热损失量最大？此时每米管长的热损失及保温层外表面的温度各为多少？ （3）若要起到保温作用，保温层厚度至少为多少？设保温层厚度对管外空气对流传热系数的影响可忽略。 第三节 对流传热 解：（1） 稳态传热时，各层传热速率相等，即 当保温层厚度为2mm时， ＝0.029m W/m ℃ 第三节 对流传热 同理，当保温层厚度为5mm时， ＝0.035m 当保温层厚度为7mm时， ＝0.039m 在保温层为2～7mm时，随着厚度的增加，热损失量增加。 W/m ℃ W/m ℃ 第三节 对流传热 第三节 对流传热 一般情况下，热损失随保温层厚度增加而减小。但对于小直径的管道，则可能出现相反的情况，即随保温层的厚度增加，热损失加大。 第三节 对流传热 一