熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課件

（第三版）熱質(zhì)交換原理與設(shè)備第一章

緒論27-22023/1/31內(nèi)容三種傳遞現(xiàn)象的類比1.1熱質(zhì)交換設(shè)備的分類1.227-32023/1/31本課程的地位與作用1.31.1三種傳遞現(xiàn)象的類比動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞的實(shí)現(xiàn)方式：分子的微觀運(yùn)動(dòng)引起的分子擴(kuò)散；旋渦混合造成的流體微團(tuán)宏觀運(yùn)動(dòng)引起的湍流傳遞流體系統(tǒng)中：速度梯度動(dòng)量傳遞溫度梯度熱量傳遞濃度梯度質(zhì)量傳遞27-42023/1/31a）牛頓粘性定律兩個(gè)作直線運(yùn)動(dòng)的流體層之間的切應(yīng)力正比于垂直于運(yùn)動(dòng)方向的速度變化率，即:對(duì)于均質(zhì)不可壓縮流體，上式可改寫(xiě)為：27-52023/1/31b）傅立葉定律在均勻的各向同性材料內(nèi)的一維溫度場(chǎng)中，通過(guò)導(dǎo)熱方式傳遞的熱量通量密度為：對(duì)于恒定熱容量的流體，上式可改寫(xiě)為：

27-62023/1/31c）斐克(Fick)定律在無(wú)總體流動(dòng)或靜止的雙組分混合物中，若組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或質(zhì)量份額)aA的分布為一維的，則通過(guò)分子擴(kuò)散傳遞的組分A的質(zhì)量通量密度為：對(duì)于混合物密度為常數(shù)的情況，上式可改寫(xiě)為：DAB:組分A在組分B中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s;27-72023/1/31匯總動(dòng)量傳遞公式表明：動(dòng)量通量密度正比于動(dòng)量濃度的變化率。能量傳遞公式表明：能量通量密度正比于能量濃度的變化率。質(zhì)量傳遞公式表明：組分A的質(zhì)量通量密度正比于組分A的質(zhì)量濃度的變化率。27-82023/1/31統(tǒng)一公式:FDΦ':Φ'的通量密度；Φ：?jiǎn)挝惑w積的某種量；dΦ/dy:Φ的變化率；C:比例常數(shù)(擴(kuò)散系數(shù))。質(zhì)量傳遞：FDΦ'

=mA,Φ=ρA,C＝DAB;動(dòng)量傳遞：FDΦ'

=τ,Φ=ρu,C＝ν。能量傳遞：FDΦ'

=q,Φ=ρcpt,C＝a;27-92023/1/31d）湍流傳遞性質(zhì)

湍流流動(dòng)分子擴(kuò)散傳遞宏觀流體微團(tuán)摻混也引起傳遞現(xiàn)象動(dòng)量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞湍流切應(yīng)力湍流熱流密度湍流質(zhì)量通量密度27-102023/1/31

通常，充分發(fā)展湍流中，湍流傳遞系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子傳遞系數(shù)。

總的效應(yīng)27-112023/1/31分子傳遞系數(shù)ν,a,DAB：

是物性，與溫度、壓力有關(guān)；通常各項(xiàng)同性。湍流傳遞系數(shù)νt,at,DABt：不是物性，主要與流體流動(dòng)有關(guān)；通常各項(xiàng)異性。

兩種傳遞系數(shù)的比較27-122023/1/311.2熱質(zhì)交換設(shè)備的分類（1）按工作原理分類間壁式(表面式)直接接觸式（混合式）蓄熱式（回?zé)崾?、再生式）熱管?7-132023/1/31（2）按照熱流體與冷流體流動(dòng)方向分類順流式逆流式叉流式混合式27-142023/1/31順流換熱器27-152023/1/31逆流換熱器27-162023/1/31叉流換熱器示意圖

兩種流體均不混合一種流體混合另一種不混合27-172023/1/31混流換熱器

(c)總趨勢(shì)為逆流的混合流

(a)先順后逆的平行混流(b)先逆后順的串聯(lián)混流(d)總趨勢(shì)為順流的混合流27-182023/1/31順流逆流27-192023/1/31螺旋板式換熱器27-202023/1/31發(fā)生相變時(shí)冷、熱流體的溫度變化圖 (a)冷凝器中的溫度變化；(b)蒸發(fā)器中的溫度變化27-212023/1/31可作為純順流的實(shí)際工程中的混合流27-222023/1/31（3）按用途分類

表冷器加熱器預(yù)熱器噴淋室過(guò)熱器冷凝器蒸發(fā)器加濕器暖風(fēng)機(jī)（4）按制造材料分類金屬材料非金屬材料(石墨、工程塑料、玻璃、陶瓷等）稀有金屬材料（鈦、鋯等）27-232023/1/311.3本課程的地位與作用

以冷凝器中的熱量傳遞過(guò)程為例建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)涉及大量能量轉(zhuǎn)換及能量交換，需要掌握相關(guān)能量轉(zhuǎn)換、交換知識(shí)及相應(yīng)設(shè)備工作原理和設(shè)計(jì)知識(shí)。27-242023/1/31專業(yè)常見(jiàn)的設(shè)備型式與傳熱機(jī)理表名稱型式傳熱機(jī)理表冷器間壁式對(duì)流—導(dǎo)熱—對(duì)流噴淋室直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸發(fā)器（鍋爐）間壁式輻射—導(dǎo)熱—兩相傳熱蒸發(fā)器（制冷）間壁式對(duì)流—導(dǎo)熱—蒸發(fā)過(guò)熱器間壁式輻射+對(duì)流—導(dǎo)熱—對(duì)流省煤器間壁式對(duì)流(輻射分額少)—導(dǎo)熱—對(duì)流空氣預(yù)熱器間壁式或蓄熱式對(duì)流—導(dǎo)熱—對(duì)流蒸汽噴射泵直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)冷凝器間壁式凝結(jié)—導(dǎo)熱—對(duì)流冷卻塔直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加熱器間壁式凝結(jié)—導(dǎo)熱—對(duì)流熱水加熱器間壁式對(duì)流—導(dǎo)熱—對(duì)流除氧器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加濕器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)散熱器間壁式對(duì)流—導(dǎo)熱—對(duì)流+輻射暖風(fēng)機(jī)間壁式對(duì)流（或凝結(jié)）—導(dǎo)熱—對(duì)流27-252023/1/31

本課程是將《傳熱學(xué)》《流體力學(xué)》《