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第4章 传 热 传热是由于温度差而引起的能量转移，又称热量传递。热量总是自动地由高温区传递到低温区。 1 传热的基本概念 1.1 传热的基本方式 根据传热机理的不同,传热有以下3种基本方式： 热传导,热对流,热辐射 2 热传导 2．1 傅立叶导热定律与热导率 傅立叶（导热）定律： 式中：q-热流密度，W/m2； λ-导热系数（热导率），W/(m·K)。 导热系数λ是物质的物性之一,表征物质导热能力的大小，它反映了导热的快慢，λ越大表示导热越快。 一般，λ金属λ非金属固体λ液体λ气体 (2)液体和气体的热导率 一般T↑，λL↓，λg↑。 （水和甘油除外） 2.2 通过单层壁的稳定热传导 2.2.1 单层平壁的稳定热传导 温度仅沿x方向变化，导热为一维热传导。 由傅立叶定律可写出： 或 式中，R=b/λ，导热热阻，m2?℃/W 2．3 通过多层壁的稳定热传导 2．3．1 多层平壁的稳定热传导 稳定导热时，通过各层的热流密度相等，即： 将数学上的加比定律应用于上式，可得 对于n层平壁，有 多层平壁热传导的总推动力（总温度差）为各层温度差之和，总热阻为各层热阻之和。 3 对流传热 3．1 牛顿冷却定律与对流传热系数 Q=αS·ΔT 结论：对流传热的热阻主要集中在滞流内层，因此，减薄滞流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。 3．2 对流传热系数关联式的建立方法 应用准数关联式应注意的事项： (1)公式的应用条件 要在应用条件范围内使用这些经验公式。 (2)定性温度与特征尺寸 定性温度：是指用于决定准数中各物性的温度，也就是准数关联式中指定的用来查取物性的温度。 通常，定性温度取： 流体进、出口温度的算术平均值 特征尺寸：是指在准数关联式中指定的某个固体边界的尺寸。 对于气体或低粘度流体在圆形直管内作强制湍流 （2倍常温水的粘度）液体，采用如下关联式： Nu=0.023Re0.8Prn 或 当流体被加热时，n=0.4；当流体被冷却时，n=0.3。 应用条件：Re104，0.7Pr120，管长与管内径之比L/di≥60。当L/di60时，用由上式计算出的α乘以进行校正。 定性温度：流体进、出口温度的算术平均值； 定性尺寸：管内径di。 关于低粘度流体α的讨论： 由 得： 1）物性的影响： 2）α∝u0.8/di0.2 ①若同一流体在同一换热器中换热，仅流量发生变化，则有 α∝u0.8； ②若同一流体在一套管换热器中换热，流量不变，但换热管径发生变化，则有 α∝1/di1.8 ［例2-3］水以1 m/s的流速从Φ25 mm×2.5 mm的管内流过，由20 ℃加热到40 ℃，管长3 m。求水与管壁之间的对流传热系数。 解：管内流动。 定性温度：℃ 定性尺寸：管内径 30℃下水的物性如下： 为湍流，水被加热， 3.8 蒸汽冷凝传热 蒸汽冷凝有膜状冷凝和滴状冷凝两种方式。一般，滴状冷凝时的α比膜状冷凝时的要大。 结论：蒸汽冷凝传热热阻主要集中在冷凝液膜中,减薄液膜的厚度是提高冷凝传热的主要途径。 3．8．2 膜状冷凝传热系数的关联式 蒸汽在垂直壁面上的冷凝 式中：L-垂直壁面的高度，m； μ-冷凝液的粘度，Pa·s； ρ-冷凝液的密度，kg/m3； λ-冷凝液的热导率，W/（m·K）； r-蒸汽的冷凝潜热，J/kg； ΔT=Ts-TW为蒸汽的饱和温度与冷壁面温度之差，K（或℃）。 (2)蒸汽在水平管外冷凝 3.8.3 影响冷凝传热的因素及强化 液膜厚度及流动状况是影响冷凝传热的关键。凡是影响液膜状况的因素都会影响冷凝传热。 3.9 沸腾传热 3.9.1 液体沸腾的分类 3.9.2 液体沸腾曲线 沸腾分三个阶段： ①自然对流阶段(ΔT≤5 ℃)； ②泡核沸腾阶段（ΔT=5～25 ℃）； ③膜状沸腾阶段（ΔT＞25 ℃）。 4 辐射传热 4.1 基本概念 热辐射 物体由于热的原因以电磁波的形式向外发射能量的过程。 (2)辐射能的吸收、反射和透过 根据能量守恒定律，可得 QA+QR+QD=Q 或 QA/Q+QR/Q+QD/Q=1 或 A+R+D=1 式中A，R，D分别称为该物体对投射辐射的吸收率、反射率和透过率。 若A=1，黑体； 若R=1，镜体(绝对白体)； 若D=1，透热体。 A、R、D=f(表面性质、T和λ投射) 一般，固体和液体的D=0；气体的R=0。 灰体：能以相同的吸收率且部分地吸收所有波长范围的辐射能的物体。 灰体有以下特点： ①吸收