热传、环境工程学知识笔记，思维导图，知识框架图
2023-10-18 08:48:43 0 举报AI智能生成
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热传、环境工程学知识笔记的思维导图，知识框架图
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大纲/内容
传热方向:高温→低温
传热的过程
对水或污泥进行加热
在冷却操作中移出热量
对管道与设备进行保 温以减少系统的热量或者冷量散失
传热的强化与削弱→传热速率问题
环境工程领域中的传热现象
导热
热对流
热辐射
根据传热机理，热的传递方式
固体、静止的液体和气体 (物体各部分之间无宏观运动 )
发生场合
气体分子作不规则热运动
气体
晶格振动和自由电子的迁移
固体
介于气体和固体之间
液体
热传导
流体与流体之间、或流体与固体壁面之间 必须有相对位移(宏观运动)
发生场合(条件)
对流传热总是包含导热和热对流两种热量传递方式
靠近壁面附近的流体层中依靠导热方式传热
在流体主体中主要依靠热对流方式传热
对流传热的传热快慢与流体 流动状况密切相关
特点
对流传热
有能量的传递和能量形式的转换;
辐射传热不需要任何物质作媒介
辐射传热
凉水塔、洗涤塔、文氏管、喷射冷凝管等
冷热流体不相同时不适用
混合式换热器类型
直接接触式传热
结构较简单
耐高温
优点
设备体积大
有一定程度的混合
缺点
蓄热式传热
管程：流体流经的管束
壳程：流体流经的管间环隙
管程流体：流经管程的流体
壳程流体：流经壳程的流体
列管换热器
热流体给热于管壁外侧(对流换热)
热量自管壁外侧传导至管壁内侧(导热)
管壁内侧给热于冷流体(对流换热)
传热过程
传热面为内管壁的表面积 A=πdL
套管换热器
间壁式传热
冷热流体的接触方式
热量传递的方式
任一瞬间物体或系统内各点的温度分布总和。
温度场
等温面
温度梯度
概念
通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比
傅立叶定律与牛顿粘性定律表达式相类似
热量传递和动量传递具有类似性
傅立叶定律
在数值上等于单位温度梯度下的热通量
几何意义
物理意义
定义式
金 属: 纯金属> 合金
1、固体的导热系数
一般地： 液态金属的入 > 非金属液体的入
纯液体的导热系数比其溶液的要大
2、液体的导热系数
3、气体的导热系数
导热系数
通过平壁的定态热传导
单层圆筒壁的热传导
多层圆筒壁的热传导
通过圆筒壁的定态热传导
实际生产中所指的对流传热为固体壁面与流动流体间的热量传递。
实际对流传热的机理
理论
实际
层流流体与固体壁面间的传热
在垂直于流体流动方向上不存在热对流，该方向上的热传递仅为 热传导;
流体层流内层中的传热
流体湍流主体中的传热
流体过渡区中的传热
湍流流体与固体壁面间传热
减薄层流内层厚度，是强化对流传热的主要途径
对流传热的热阻主要集中在层流内层
冷凝传热
沸腾传热
有相变传热
自然对流
管外对流
非圆管道
宽管
湍流
过渡流
滞流
圆形直管
管内对流
强制对流
无相变传热
对流传热分类
强化对流传热的途径
对流传热过程分析
牛顿冷却定律
数值上等于单位温度差下、单位传热面积的对流传热速率;
对流传热系数
(1)引起流动的原因
(2)流体的物性
α湍 > α层
(3)流动型态
形状:如管、板、管束等;
大小:如管径和管长等;
位置:如管子的排列方式(管束有正四方形和三角形排列);管或板是垂直放置还是水平放置.
α相变 > α无相变
(5)是否发生相变
影响对流传热系数的因素
建立理论方程式，通过数据分析求出精确解
1、理论分析法
2、实验方法
把理论上比较成熟的动量传递的研究成果类比到热量传递过程
3、类比方法
获得α的主要方法
对流传热系数的因次分析
公式
对流传热系数经验关联式的建立
圆形直管内强制湍流
当量直径法
非圆形管强制湍流
影响管束传热的因素
准数关联式
流体在管外强制对流
大空间自然对流
流体无相变时的对流传热系数
膜状冷凝
滴状冷凝
层流(Re<1800)
湍流(Re>1800)
给热系数
1) 流体物性
2) 温差
3) 不凝气体
4) 蒸汽流速与流向 (u>10m/s )
5) 冷凝面的形状和位置
冷凝传热的影响因素
蒸汽在水平管外冷凝
蒸汽冷凝
大容积沸腾
管内沸腾（强制对流沸腾）
沸腾种类
汽化核心:一般为粗糙加热面的细小凹缝处;
产生条件
汽化核心→生成汽泡→长大→脱离壁面→新汽泡形成→搅动液层
1、自然对流
2、核状(泡状)沸腾
3、膜状沸腾
沸腾曲线
(1) 液体的性质
(2)温差
(3) 操作压强
(4) 加热面
(5)不凝性气体
沸腾传热的影响因素
液体沸腾
流体有相变时的对流传热系数
热流量及对流传热系数
设计计算
计算给定换热器的传热量、流体流量或温度等
校核计算
计算类型
单位时间热流体放出的热量=冷流体吸收的热量
无相变时 流体的等压热容不随温度变化或取平均值
能量衡算
换热器中任一微元面积dS的间壁两侧流体的传热
热流体
固体壁面
冷流体
总传热系数计算式
总传热速率方程
总热阻
(1) 选取经验值
(2) 实验测定
(3) 计算确定
K的确定方法
总传热系数
恒温传热
变温传热
平均温度差
传热计算
第四章【传热】
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