熟悉傳熱學的基礎知識
熱量傳遞的基本方式
熱量傳遞有三種基本方式:
(1)導熱,又稱熱傳導
● 導熱是指物體各部分無相位移或不同物體直接接觸時,依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進行的熱量傳遞現象
● 導熱系數丸又稱導熱率,是指單位厚度的物體具有單位溫度差時,在它的單位面積上單位時間的導熱量。
(2)熱對流
● 依靠流體的運動,把熱量由一處傳遞到另一處的現象,稱為熱對流。
● 工程上常見的傳熱情況(如管殼式換熱器、蒸汽鍋爐的管束\冰箱的冷凝器等)往往不是單純的熱對流,而是流體與固體壁直接接觸時的換熱過程,這時既有熱對流也 伴隨有熱傳導,已不再是基本傳熱方式,將其稱為對流換熱(又稱放熱)。
● 對流換熱表面傳熱系數(有時簡稱對流換熱系數),是指單位面積上,當流體同壁 之間為單位溫差,在單位時間內所能傳遞的熱量,表達了該對流換熱過程的強弱。
(3)熱輻射
● 依靠物體表面對外發射可見和不可見的射線(電磁波)傳遞熱量稱為熱輻射,也稱為輻射換熱。
● 熱輻射傳熱過程并不需要像導熱或熱對流那樣以冷、熱物體的直接接觸傳遞熱量。
(4)傳熱過程
導熱、熱對流和熱輻射三種基本傳熱方式的組合,形成了由溫度差引起的傳熱過程。
增強和削弱傳熱的途徑
所謂增強傳熱,是提高換熱設備單位傳熱面積的傳熱量,即提高傳熱系數,減少傳熱熱阻。而削弱傳熱是指降低傳熱系數、增加傳熱熱阻。
(1)傳熱系數和傳熱熱阻
工程中常遇到熱量從固體壁面一側的高溫流體,通過固體壁傳遞給另一側低溫流體的過程,稱為傳熱過程。如圖1M411042所示,假設傳熱過程處于穩態,熱流方向與壁面垂直。傳熱的熱流量基本汁算式:
Q=k(tl—t2)A
才由 6—J《執蔡搟
●傳熱系數k:即單位時間、單位壁面積上,冷熱流體間每單位溫度差可傳遞的熱量。
A值能反映傳熱過程的強弱。
● 傳熱過程的熱阻是冷、熱流體的換熱熱阻及壁的導熱熱阻之和,與傳熱系數互為倒數關系。對于換熱器,傳熱系數k值越大,傳熱熱阻R值越小,傳熱就越好;對于熱力管道的保溫,傳熱系數K值越小,傳熱熱阻及值越大,保溫性能越好。
(2)增強傳熱的主要途徑
● 擴展傳熱面。
● 改變流動狀況。
● 在流體中加入添加劑。
● 改變換熱表面狀況。
小直徑管代替大直徑管,用橢圓管代替圓管提高表面傳熱系數。
● 改變能量傳遞方式
● 靠外力強化換熱:
(3)削弱傳熱的主要途徑
● 在冷熱設備上包裹絕熱材料的保溫措施。
● 將熱設備的外殼制成真空夾層
● 改變表面的輻射特性
● 附加抑制對流的元件例如:
● 在保溫材料的表面或內部添加憎水劑。
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