第三章傳熱學(xué)

第三章傳熱學(xué)第三節(jié)輻射換熱第四節(jié)傳熱過(guò)程與換熱器輻射換熱是熱量傳遞的三種方式之一。是由于運(yùn)動(dòng)而以電磁波形式傳遞的能量。特點(diǎn)：

1)熱輻射與導(dǎo)熱和對(duì)流換熱不同，它不需要任何中間物體傳遞熱量，可以在真空中傳遞。

2)熱輻射過(guò)程中不僅有能量的轉(zhuǎn)移，而且還伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，即發(fā)射時(shí)由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽諘r(shí)又由輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。

3)導(dǎo)熱和對(duì)流換熱是熱量傳遞的單向過(guò)程，而熱輻射是發(fā)射和接收同時(shí)進(jìn)行的雙向過(guò)程。電磁波譜熱輻射是電磁輻射(電磁波)的一種6.1.2輻射能的吸收、反射和透過(guò)

吸收率

反射率

穿透率吸收率

反射率

穿透率對(duì)于大多數(shù)的固體和液體：對(duì)于不含顆粒的氣體：對(duì)于黑體：鏡體或白體：透明體：黑體、白體、透明體都是理想的黑體：是指能吸收投入到其面上的所有熱輻射能的物體，是一種科學(xué)假想的物體，現(xiàn)實(shí)生活中是不存在的。但卻可以人工制造出近似的人工黑體。

二、熱輻射的基本定律輻射力、斯蒂芬—玻耳茲曼定律(1)輻射力E

:單位時(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長(zhǎng)的能量總和。

(W/m2)；(2)斯蒂芬—玻耳茲曼定律：黑體輻射力與黑體熱力學(xué)溫度的4次方成正比，因此又稱為4次方定律。即式中：Cb=5.67×10-8W/(m2·K4)，稱為黑體輻射系數(shù)；T為絕對(duì)溫度，K。為了計(jì)算方便，改為C0=5.67W/(m2·K4)(3)發(fā)射率：物體的輻射力E與同溫度下黑體的輻射力Eb之比稱為該物體的發(fā)射率(又稱黑度)，用符號(hào)ε表示基爾霍夫定律－－實(shí)際物體的輻射和吸收間的關(guān)系板相距很近，從一塊板發(fā)出的輻射全部落到另一塊板上。板1為黑體表面：Eb、Tb板2為無(wú)透射的任意表面：E、A、T兩板間單位面積的輻射換熱量：當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時(shí)若溫度平衡

，即q＝0，則把上述關(guān)系推廣在熱平衡狀態(tài)下，任何實(shí)際物體的輻射力和吸收率之比都相同，均等于同溫度下黑體的輻射力。

與黑體熱平衡的條件下才能成立圖6-10平行平板的輻射換熱基爾霍夫定律引出結(jié)論

(1)在相同溫度下，輻射力大的物體，其吸收比也大，亦即善于輻射的物體也善于吸收。(2)因?yàn)樗袑?shí)際物體的吸收比都小于1，所以在同溫度條件下黑體的輻射力最大。(3)將式(3-43)與式(3-41)相對(duì)照，則有a=ε第4節(jié)傳熱過(guò)程與換熱器通過(guò)平面的熱流量的計(jì)算方式式中：K是傳熱系數(shù)(總傳熱系數(shù))。對(duì)于不同的傳熱過(guò)程，K的計(jì)算公式也不同。單層平壁多層平壁通過(guò)圓管的傳熱內(nèi)部對(duì)流：圓柱面導(dǎo)熱：外部對(duì)流：

其中：hiho換熱器的分類：冷熱流體分別位于固體壁面兩側(cè)。：冷熱流體混合進(jìn)行傳熱。間壁式換熱器的主要型式套管式換熱器肋片管式換熱器板式換熱器板翅式換熱器套管式換熱器：最簡(jiǎn)單的一種間壁式換熱器，流體有順流和逆流兩種，適用于傳熱量不大或流體流量不大的情形。

肋片管式換熱器：適用于管內(nèi)液體和管外氣體之間的換熱板式換熱器：由一組幾何結(jié)構(gòu)相同的平行薄平板疊加所組成，冷熱流體間隔地在每個(gè)通道中流動(dòng)，其特點(diǎn)是拆卸清洗方便，故適用于含有易結(jié)垢物的流體。

板翅式換熱器：結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的換熱面積大，但清洗困難，不易檢修，適用于清潔無(wú)腐蝕性流體間的換熱順流和逆流是兩種極端情況，在相同的進(jìn)出口溫度下，逆流的最大，順流則最??；順流時(shí)，而逆流時(shí)，則可能大于，可見(jiàn)，逆流布置時(shí)的換熱最強(qiáng)。InOutInOut無(wú)論是順流還是逆流，都可以統(tǒng)一用這個(gè)公式來(lái)計(jì)算換熱器的平均溫差換熱器熱計(jì)算的基本方程式是傳熱方程式及熱平衡式

強(qiáng)化手段:a無(wú)源技術(shù)(被動(dòng)技術(shù))；b有源技術(shù)(主動(dòng)式技術(shù))無(wú)源技術(shù)(被動(dòng)技術(shù))：除了輸送傳熱介質(zhì)的功率消耗外，無(wú)需附加動(dòng)力其主要手段有：①涂層表面在換熱表面涂上細(xì)小的多孔層以加以強(qiáng)化沸騰；②粗糙表面(圖3-29)粗糙表面可以促進(jìn)邊界層中流體的混合；③擴(kuò)展表面(圖3