化工原理上冊天津大學(xué)柴誠敬43－44學(xué)時(shí).ppt

1、1,第五章 傳 熱,5.5 輻射傳熱 5.5.1 基本概念和定律,2,輻射,輻射能,熱輻射,熱射線,物體以電磁波方式傳遞能量的過程,物體以電磁波方式傳遞的能量,因熱的原因引起的電磁波輻射,波長0.40.8m的可見光線和波長0.820 m的紅外光線,概述,3,圖5-18 輻射能的吸收、反射和透過,概述,透過,反射,吸收,4,根據(jù)能量守恒定律，可得,概述,5,吸收率,反射率,透過率,量綱為一,量綱為一,量綱為一,概述,6,一、黑體、鏡體、透熱體和灰體,能透過全部輻射能的物體稱為透熱體。,黑體,鏡體,透熱體,能全部吸收輻射能的物體稱為黑體或絕對黑體。,能全部反射輻射能的物體稱為鏡體或絕對白體。,能夠

2、以相等的吸收率吸收所有波長輻射能的物體稱為灰體。,灰體,7,黑體 鏡體 灰體,一般單原子氣體和對稱的雙原子氣體（如He、O2、N2和H2等）均可視為透熱體,透熱體,理想物體,一、黑體、鏡體、透熱體和灰體,8,二、物體的輻射能力E,輻射能力,物體在一定溫度下，單位表面積，單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)射的全部波長的輻射能，稱為該物體在該溫度下的輻射能力。,單位為 W/m2,單色輻射能力,單位為 W/m3,在相同條件下，物體發(fā)射特定波長的能力，稱為單色輻射能力。,9,黑體輻射能力和單色輻射能力之間滿足,黑體輻射能力,黑體單色輻射能力,二、物體的輻射能力E,10,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?1

3、.普朗克（planck）定律 普朗克定律揭示了黑體的單色輻射能力隨波長變化的規(guī)律，其表達(dá)式為,11,圖5-19黑體的單色輻射能力隨溫度及波長的分布規(guī)律,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克希霍夫定律,12,圖5-19黑體的單色輻射能力隨溫度及波長的分布規(guī)律,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克希霍夫定律,13,2.斯蒂芬（Stefan）玻爾茲曼（Boltzman）定律,斯蒂芬玻爾茲曼定律揭示了黑體的輻射能力與其表面溫度的四次方成正比這一定量關(guān)系：,黑體的輻射常數(shù),三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?14,3.克?；舴颍╧irchhoff）定律 任何物體（灰體）的輻射能力與吸收

4、率的比值恒等于同溫度下黑體的輻射能力，即僅和物體的絕對溫度有關(guān)。,為灰體的輻射系數(shù),三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?15,克?；舴蚨山沂玖宋矬w的輻射能力與吸收率之間的關(guān)系。對于實(shí)際物體，因A1，故實(shí)際物體的輻射能力小于黑體的輻射能力。由此可見，在任何溫度下，黑體的輻射能力最大，對于其它物體而言，物體的吸收率愈大，其輻射能力也愈大。,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?16,灰體的輻射能力與同溫度下黑體的輻射能力之比，定義為灰體的黑度，亦稱為灰體的發(fā)射率。,黑度,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?17,比較,在同一溫度下，灰體的吸收率和黑度在數(shù)值

5、上相等,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?18,黑度和物體的性質(zhì)、溫度及表面情況（如表面粗糙度及氧化程度）有關(guān)，一般由實(shí)驗(yàn)測定，常用工業(yè)材料的黑度列于表5-9中。,三、普朗克定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律及克?；舴蚨?19,第五章 傳 熱,5.5 輻射傳熱 5.5.1 基本概念和定律,5.5.2 兩固體間的輻射傳熱,20,兩固體間的輻射傳熱,兩灰體間輻射傳熱的結(jié)果，是高溫物體向低溫物體傳遞了能量。,幾何因數(shù) (角系數(shù)),輻射面積,總輻射系數(shù),見表5-10,21,第五章 傳 熱,5.6 換熱器 5.6.1 間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,22,一、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,管殼式換熱器 蛇管式換

6、熱器 套管式換熱器 翹片管式換熱器,管式換熱器,23,一、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,1.管殼式換熱器,固定管板式換熱器 浮頭式換熱器 U型管式換熱器,管殼式換熱器,24,圖5-21固定管板式換熱器,一、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,25,圖5-22 浮頭式換熱器,一、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,26,圖5-23 U型管式換熱器,一、管式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,27,二、板式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,平板式換熱器 螺旋板式換熱器 板翹式換熱器 熱板式換熱器,板式換熱器,28,三、特殊形式換熱器,回旋式換熱器 熱管換熱器 同流式換熱器,特殊結(jié)構(gòu)的換熱器,29,第五章 傳 熱,5.6 換熱器 5.6.1 間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)形式,5

7、.6.2 換熱器傳熱過程的強(qiáng)化,30,在設(shè)備投資及輸送功耗一定的條件下，獲得較大的傳熱量，從而增大設(shè)備容量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；在設(shè)備容量不變的情況下使其結(jié)構(gòu)更加緊湊，減少占地空間，節(jié)約材料，降低成本；在某種特定技術(shù)過程使某些工藝特殊要求得以實(shí)施等。,強(qiáng)化傳熱,力求使換熱器在單位時(shí)間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。,強(qiáng)化傳熱的意義,概述,31,強(qiáng)化傳熱的途徑,概述,32,一、增大傳熱面積,改進(jìn)傳熱面的結(jié)構(gòu)來提高單位體積的傳熱面積，而非靠增大換熱器的尺寸。如： （1）翅化面（肋化面） （2）異形表面 （3）多孔物質(zhì)結(jié)構(gòu) （5）采用小直徑管,33,二、增大平均溫度差,提高加熱介質(zhì)溫度或降低冷卻介質(zhì)的溫度 采用逆流操作 增加管殼式換熱器的殼程數(shù),34,三、增大總傳熱系數(shù),減少熱阻的主要方法有： （1）提高流體的速度 （2）加大流體的擾動(dòng) （3）采用短管換熱器 （4）防止結(jié)垢和及時(shí)除垢,35,第五章 傳 熱,5.6 換熱器 5.6.1 間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)形式 5.6.2 換熱器傳熱過程的強(qiáng)化,5.6.3 傳熱過程強(qiáng)化效果的評價(jià),36,傳熱強(qiáng)化 流動(dòng)阻力增大,綜合考慮,通常是在輸送功率相等的前提下，