第二章传热

第二章传热

本章学习目的与要求 • 掌握三种传热方式及其传热机理； • 了解和掌握换热器的类型、特点和设计计算方法； • 掌握导热、对流传热和辐射传热的基本计算以及应用； • 掌握非稳定传热在食品工业中的应用方法。

2-1 传热的基本概念 • 三种传热方式简介 • 温度场与温度梯度 • 传热速率与热通量 • 载热体 • 换热器

1-2 热传导 • 单层平板稳定传热

1-2 热传导 • 单层圆筒壁的传热

1-2 热传导 多层平板

1-2 热传导 • 多层圆筒壁

1-3 对流传热 • 对流传热系数关联式

1-3 对流传热 准数的符号与意义

流体在管内强制对流 低粘度液体高粘度液体

流体绕外壁强制对流 绕方形物体绕柱形物体

流体绕外壁强制对流 • 例题：某管道上有一个边长为0.051m的正方形铜片，它的温度均匀地保持在82.2℃，当101.3kPa、7.8℃的冷空气以12.2m/s的速度平行流过此铜片时，试计算对流传热系数。

大空间自然对流传热 • 例题：水平放置的蒸气管道，外径为100mm，若管外壁温度为100℃，周围大气温度为20℃，试求每米管道通过自然对流的散热量。

蒸气冷凝放热 • 冷凝传热过程分析饱和蒸气与低于其温度的壁面接触时，放出潜热。蒸气冷凝有膜状冷凝和滴状冷凝 • 膜状冷凝传热系数的关联式

沸腾传热

1-4 辐射传热 • 光谱

1-4 辐射传热

两固体表面间的辐射传热 • F12反映物体2可截获物体1辐射能量的分数 • F12称为物体1对物体2的角系数

辐射传热的计算 • 对于S1=S2的大平板 • 对于S1<<S2 • 平行两有限表面

辐射传热计算例题 • 有一表面积为0.1m2的面包块在烤炉内烘烤，炉内壁辐射换热面积为1m2，壁面温度为250℃，面包温度为100℃，假设炉壁和面包之间为封闭空间，求面包得到的辐射热量。面包黑度取0.5，炉壁黑度取0.8

对流与辐射综合传热 • 在食品工业中，许多设备的外表温度高于环境温度，通过对流和辐射方式，向周围散热，造成大量的能量损失。

1-5 稳定传热计算 • 总传热方程 • 平板平均传热系数

1-5 稳定传热计算 • 管壁平均传热系数

1-5 稳定传热计算 • 并流

1-5 稳定传热计算 • 逆流

1-6 不稳定传热 • 食品工业中罐头杀菌，食品速冻等许多过程都属于不稳定传热。

不稳定传热 • Bi数对温度分布的影响

集总参数法 • 对于热导率高的固体，或者导热热阻比表面对流热阻小很多的固体，其内部温度梯度视为零，因此，其计算式为：

不稳定传热图解法 • 大平板

1-7 换热器 • 板式换热器

1-7 换热器 • 单程列管式换热器

1-7 换热器 • 喷淋式换热器

1-7 换热器 • 螺 • 旋 • 管 • 式 • 换 • 热 • 器

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