华南理工大学821化工原理考研考点分析：传热！

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三、传热

1.传热方式：
热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律)；热交换方式：间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体的周期性加热、冷却)。

2.傅立叶定律：dQ= -λdA ，(Q：热传导速率；A：等温面积；λ：比例系数；：温度梯度)；

λ与温度的关系：λ=λ0(1+at)，(a：温度系数)。

3.不同情况下的热传导：
单层平壁：Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻，(b：壁厚；Cm=(λ1-λ2)/2)；
多层平壁：Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)]；单层圆筒：Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A：圆筒侧面积，C= (A2-A1)/ln(A2/A1))；
多层圆筒：Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。

4.对流传热类型：

强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差导致)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁)，前两者无相变，后两者有相变；牛顿冷却定律：dQ=hdAΔt，(Δt＞0；h：传热系数)。


5.吸收率A+反射率R+透射率D=1；黑体A=1，镜体R=1，透热体D=1，灰体A+R=1；总辐射能E=Eλdλ，(Eλ：单色辐射能；λ：波长)；

四次方定律：E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C：灰体辐射常数；C0：黑体辐射常数；ε=C/C0：发射率或黑度)；

两物体辐射传热：Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ：角系数；A：辐射面积；C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])


6.总传热速率方程：dQ=KmdA，(dQ：微元传热速率；Km：总传热系数；A：传热面积)；

1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2：热、冷流体表面传热系数)。


7.换热器：
夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器。

8、(1)强化传热：为了使物料满足所要求的操作温度进行的加热或冷却，希望热量以所期望的速率进行传递；

（2）削弱传热 ：为了使物料或设备减少热量散失，而对管道或设备进行保温或保冷。


9.热传导 物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为热传导，又称导热。


10.对流传热：
对流仅发生于流体中，它是指由于流体的宏观运动使流体各部分之间发生相对位移而导致的热量传递过程 。




11.






12.传热的基本方式:

（1）热传导

（2）对流传热—热对流

（3）辐射传热


13.影响冷凝传热的因素和冷凝传热的强化




14. 导热系数l的物理意义：

表示温度梯度为1K/m或1℃/m时，单位时间通过单位面积的热量。即：单位温度梯度下的热通量。


入0为固体在0℃时的导热系数，k为温度系数，1/℃, 对大多数金属材料为负值，对大多数非金属固体材料为正值。


15.在物体边界上，传热边界条件可分为以下三类：
(1)已知物体边界壁面的温度，称为第一类边界条件；
(2)已知物体边界壁面的热通量值，称为第二类边界条件；已知物体壁面处的对流传热条件，称为第三类边界条件。

16.准数的定义与物理意义：努塞尔准数（Nusselt）， Nu :

对流传热与厚度为L的流体层内的热传导之比。

努塞尔数越大，对流传热的传热强度也越大。它反映了固体壁面处的无因次温度梯度的大小。

雷诺准数（Reynold）， Re :

惯性力与粘性力之比。雷诺数小，表示流体的粘性力起控制作用，抑制流层的扰动，随着雷诺数的增大，流体中流体微团的扰动加剧，壁面处的温度梯度增大，对流传热系数增大。

普朗特准数（Prandtl）， Pr :
动量扩散与热量扩散之比。它表征了流体的动量传递能力与热量传递能力的      格拉晓夫准数（Grashof）， Gr :

浮升力与粘性力之比 。

它反映了由于流体中温度差引起密度差所导致的浮升力对对流传热的影响。它在自然对流中的作用与强制对流中雷诺数的作用相当。


17.蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时有膜状冷凝和珠状冷凝两种。

18. 影响沸腾传热的因素及强化途径：

① 液体的性质② 温差
③ 操作压强
④ 加热面

19.辐射：

物体通过电磁波来传递能量的过程。

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。

20.热辐射=反射+吸收+穿透  （黑体，白体，透热体，灰体）

21.物体的黑度e：指同温度下物体与黑体辐射能力之比。

仅与自身特性有关。


22. 斯蒂芬—波尔茨曼定律



s0──黑体辐射常数，=5.67× 10-8W/(m2 .K4)；




克希霍夫定律 ：



C0──黑体辐射系数，=5.67W/(m2 .K4)

角系数：




23.气体的热辐射具有以下两个主要特点：

(1)气体的辐射和吸收对波长具有强烈的选择性
(2)气体的辐射和吸收是在整个容积内进行。

24.传热三步:
(1)热流体以对流传热方式将热量传给固体壁面；
(2)热量以热传导方式由间壁的热侧面传到冷侧面；
(2)冷流体以对流传热方式将间壁传来的热量带走。

25. 热量衡算方程反映了冷、热流体在传热过程中温度变化的相互关系。根据能量守恒原理，在传热过程中，若忽略热损失，单位时间内热流体放出的热量等于冷流体所吸收的热量。

热量衡算方程:




26.传热过程的平均温差计算：

恒温差传热，变温差传热

27.按照冷、热流体之间的相对流动方向，流体之间作垂直交叉的流动，称为错流；如一流体只沿一个方向流动，而另一流体反复地折流，使两侧流体间并流和逆流交替出现，这种情况称为简单折流。

28.不同流动排布型式的比较：

进出口温度条件相同时，逆流的平均温差最大，并流的平均温差最小，对于其他的流动排布型式，其平均温差介于两者之间。在实际的换热器中应尽量采用逆流流动，而避免并流流动。但是在一些特殊场合下仍采用并流流动，以满足特定的生产工艺需要。采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高传热系数，然而其代价是减小了平均传热温差。

29.换热器传热效率e的定义为实际传热速率Q与理论上可能的最大传热速率Qmax之比


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