化工原理课件第6章：传热.ppt

6.7 热辐射 6.7.1 基本概念 固体、液体与气体的热辐射不同 a、r、d 的大小取决于物体的性质、表面状况、温度和投射辐射的波长，一般： 固体、液体： 气体： 黑体 白体（镜体） 透热体 辐射能力（Emissive Power）：物体在一定温度下，单位表面积、单位时间内所发射的全部波长的总能量，称为该物体在该温度下的辐射能力。（E），W/m2 6.7.2 固体辐射 1. 黑体的辐射能力（Eb） ——斯蒂芬－波尔茨曼定律 2. 实际物体的辐射能力（Eb） 黑度（Blackness）： ＜1 a、r、d 的大小取决于物体的性质、表面状况、温度和投射辐射的波长，一般 固体、液体：a+r =1 气体：a+d =1 物体的辐射能力：指物体在一定温度下，单位时间、单位表面积上所发出的全部波长的总能量。（E）W/m2 灰体在一定温度下的辐射能力和吸收率的比值，恒等于同温度下黑体的辐射能力，即只和物体的绝对温度有关。 另一表达式： 相距很近的平行黑体平板，面积相等且足够大，则 6.5 传热过程的计算 6.5.1 数学描述 dL 假设：cp 沿传热面不变，稳态 流体无相变，Q损 ＝0 控制体两端面热传导忽略 1. 传热速率和传热系数 若以内壁为基准： 若以平均壁面为基准： 若不考虑内外壁面积的差异： 则传热速率方程式可写为： K的物理意义：在数值上等于单位传热面积、单位传热温差下的传热速率，反映了传热过程的强度。 2. 污垢热阻 管壁内侧：Rsi 外侧：Rso，考虑污垢热阻，则K的计算： R与流体的性质、流速、温度、设备结构、运行时间等有关。 若指定以管内表面积为基准，则： 4、提高K值的讨论 若 ，则K≈ ，称为管壁外侧对流传热控制 若 ，则K≈ ，称为管壁内侧对流传热控制 例6-9 5、K值的来源 （1）生产实际的经验数据 （2）实验测定 （3）分析计算 6、壁温的计算 金属壁的热阻可忽略，即Tw=tw 结论：壁温接近于α较大一侧流体的温度 6.5.2 传热速率基本方程式 注：1）公式中K与A要对应： 2） 1. 总传热速率基本方程式： 对数平均推动力＜算术平均推动力； 可以用算术平均值代替； 是逆流与并流的通式。 2.△tm的计算： 逆流的优越性： （1）T1、T2、t1、t2均确定时，△tm逆＞△tm并 （2）若Q相同，依 ，A逆＜A并 （3）Q一定时，依 若T1、T2确定，则（t2－t1）逆＞ （t2－t1）并 ∴ 逆流 并流 若用饱和蒸汽冷凝加热另一侧冷流体， △tm逆＝△tm并 折流： 3. Q的计算： （1）Q损＝0，Qh＝Qc，若冷热流体均无相变化，则： （2）Q损＝0，Qh＝Qc，若一侧流体有相变化，如饱和蒸汽冷凝： 一般，T2≈Ts，∴ （3）Q损＝0，Qh＝Qc，若两侧均有相变化，则： 4. A的计算： 和K对应，一般以外表面积 （1）套管换热器， （2）列管换热器， n: 总管数 若为饱和蒸汽冷凝（管外）加热空气（或其它气体），当管壁与污垢热阻可忽略时 外基准 内基准 可见结果相同 6.6.1 换热器的设计型计算 3、设计型问题的计算方法： ①热量衡算计算Q ②作适当的选择并计算△tm ③计算αi、αo及K ④由 计算 A 或 L 一套管换热器中，用冷却水将1kg/s的苯由65℃冷却至15℃，冷却水在 φ25×2.5mm的内管中逆流流动，其进出口温度为10℃和45℃。已知苯和水的对流传热系数分别为820W/(m2·K）和1700 W/(m2·K），在定性温度下水和苯的比热容分别为4.18×103 J/(kg·K)和1.88× 103 J/(kg·K)，管壁λ为45W/(m·K)，两侧的污垢热阻忽略。求： （1）冷却水消耗量 （2）所需的管长 2、将流量为2200kg/h的空气在列管式预热器从20℃加热到80℃。空气在管内湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现将空气流量增加20％，而空气的进、出口温度不变。 问采用什么方法能够完成新的生产任务？作定量计算（管壁及污垢热阻忽略） （可以重新设计一新换热器，也可在原预热器中操作） 或： 3、某厂在单壳程双管程列管换热器中，用130℃的饱和水蒸气将乙醇水溶液从25℃加热到80℃，列管换热器有90根φ25mm×2.5