材料工程基础第三章复习

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第一章 传热学复习–––基本概念与基ห้องสมุดไป่ตู้原理
五、换热器 间壁换热器管壁温度tw接近α大的一侧的流 体温度；总传热系数K的数值接近热阻大的一侧 的α值。如在传热实验中用饱和水蒸气加热空 气，总传热系数接近于空气一侧的对流传热膜系 数，而壁温接近于水蒸气侧的温度。 对于间壁换热器m1Cp1(T1-T2)=m2Cp2(t1- t2） =KSΔtm等式成立的条件是稳定传热、无热损失、 无相变化。
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
传热是由于温度差引起的能量转移，又称热传 递。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在 时，就必然发生热从高温处传递到低温处。 根据传热机理的不同，热传递有三种基本方 式：热传导（导热）、热对流（对流）和热辐 射。热传导是物体各部分之间不发生相对位移， 仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动 而引起的热量传递；
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
五、换热器 消除列管换热器温差应力常用的方法有三种， 即在壳体上加膨胀节，采用浮头式结构或采用U 型管式结构。翅片式换热器安装翅片的目的是增 加传热面积；增强流体的湍动程度以提高α。为 提高冷凝器的冷凝效果，操作时要及时排除不凝 气和冷凝水。
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
2．平壁的稳定热传导 单层平壁：Q t1 t 2
b S t R
多层（n层）平壁： i 1 公式表明导热速率与导热推动力（温度差） 成正比，与导热热阻（R）成反比。 由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料 的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈小，其 两侧的温差愈小，但导热速率相同。
第三章 传热学复习
重点、难点
基本概念与基本原理
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第一章 传热学复习

重点、难点
重点：傅里叶定律、平壁圆筒壁传热计算 牛顿冷却定律、准数的含义、辐射换热 基本定律、两固体间辐射换热计算、复合 传热分析、换热器的平均温差计算。

难点：圆筒壁传热计算、两固体间辐射换 热计算、部分辐射定律。
四、间壁两侧流体的热交换 间壁两侧流体热交换的传热速率方程式 Q=KSΔtm 式中K为总传热系数，单位为：W/（m2· ℃）； Δtm为两流体的平均温度差，对两流体作并流或 逆流时的换热器而言， t t1 t 2
m
ln(t1 / t 2 )
当Δt1/Δt2< 2时，Δtm可取算术平均值，即： Δtm=（Δt1+Δt2）/2
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
二、对流传热
1. 对流传热基本方程––––牛顿冷却定律
Q St
α–对流传热系数，单位为：W/（m2· ℃）， 在换热器中与传热面积和温度差相对应。
2. 与对流传热有关的无因次数群（或准数） 表1 准数的符号和意义
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三、热辐射 1. 辐射基本概念 热辐射及其特点，吸收、反射和穿透 1
辐射力、单色辐射力及Ebλ、Eb。 2. 辐射基本定律 Boltzmann定律、Wien位移定律、Lambert定律 也称为余弦定律
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
三、热辐射 3. 灰体与吸收率 灰体定义、基尔霍夫定律 4.角系数及其性质
5.投入辐射、有效辐射
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
三、热辐射 6.两固体表面间的辐射换热 表面辐射热阻、空间辐射热阻 不同位置的辐射换热计算 强化辐射换热的主要途径、削弱辐射换热 的主要途径；加入辐射板后的变化
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
一.热传导 1. 导热基本方程––––傅立叶定律
t dQ dS n

λ —导热系数，表征物质导热能力的大小， 是物质的物性之一，单位W/（m.℃）。纯金 属的导热系数一般随温度升高而降低，气体 的导热系数随温度升高而增大。式中负号表 示热流方向总是和温度剃度的方向相反。
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
四、间壁两侧流体的热交换 基于管外表面积So的总传热系数Ko ：
bSo So So 1 1 Ro Ri Ko o w S m Si i Si
五、换热器 间壁式换热器有夹套式、蛇管式、套管式、 列管式、板式、螺旋板式、板翅式等。提高间壁 式换热器传热系数的主要途径是提高流体流速、 增强人工扰动；防止结垢，及时清除污垢。
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t t n 1 Q 1n bi i 1 i S
t R
n
第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
3．圆筒壁的稳定热传导 单层圆筒壁：Q 2l (t1 t 2 ) 或
ln
Q
当S2/S12时，用对数平均值，即：
当S2/S12时，用算术平均值，即：
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
五、换热器 列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是 增大壳程流体的湍动程度，强化对流传热， 提高α值，支撑管子。 在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般 来说，蒸汽走管外；易结垢的流体走管内； 高压流体走管内；有腐蚀性的流体走管内； 粘度大或流量小的流体走管外。
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
热对流是流体各部分之间发生相对位移所引起
的热传递过程（包括由流体中各处的温度不同引 起的自然对流和由外力所致的质点的强制运动引
起的强制对流），流体流过固体表面时发生的对
流和热传导联合作用的传热过程称为对流传热 （给热）；热辐射是因热的原因而产生的电磁波 在空间的传递。
第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
3. 流体在圆形直管中作强制湍流流动 对流过程是流体和壁面之间的传热过程，定 性温度是指确定准数中各物性参数的温度。 无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在 传热边界层或滞流层内，减少热阻的最有效 的措施是提高流体湍动程度。 引起自然对流传热的原因是系统内部的温度 差，使各部分流体密度不同而引起上升、下 降的流动。
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐射 能，只是在高温时，热辐射才能成为主要的传热 方式。传热可依靠其中的一种方式或几种方式同 时进行。 传热速率Q是指单位时间通过传热面的热量 （W）；热通量q是指每单位面积的传热速率 （W/m2或w/m）。
r2 r1
t1 t 2 t b R S m
Sm
S 2 S1 S2 ln S1
2l (t1 t n 1 ) Q ri 1 1 ln r 多层（n层）圆筒壁： i i
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Sm=（S1+S2）/2
第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
3．圆筒壁的稳定热传导 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥 受潮后，其保温效果应降低，主要原因是因 水的导热系数大于保温材料的导热系数，受 潮后，使保温层材料导热系数增大，保温效 果降低。 在包有两层相同厚度保温材料的圆形管道上， 应该将导热系数小的材料包在内层，其原因 是为了减少热损失，降低壁面温度。
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理
用无因次准数方程形式表示下列各种传热情况 下诸有关参数的关系： 无相变对流传热 Nu=f（Re，Pr，Gr） 自然对流传热 Nu=f（Gr，Pr） 强制对流传热 Nu=f（Re，Pr）
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第一章 传热学复习–––基本概念与基本原理