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传热
传热过程的概述
传热的基本方式
热传导
定义：不依靠物体内部各部分质点的宏观混合运动，而是借助与物体内部的分子，原子，离子，自由电子等微观粒子的人运动产生的热量传递称为热传导，简称导热
对流
定义：流体内部因各质点发生相对位移而引发的热交换
分类
自然对流
强制对流
热辐射
辐射是指以电磁波方式传递能量的现象。其中因热而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射
冷热流体的热交换方式及对应换热器
直接接触换热和混合式换热器--使冷，热流体直接混合进行热交换的换热方式可使用混合式换热器，也称为直接接触式换热器
蓄热式换热和蓄热器--在蓄热器中实现热交换的换热方式
间壁式换热和间壁式换热器--冷，热流体不能混合时使用的换热方式
载热体的选择
载热体温度易调节控制；
载热体的饱和蒸气压较低，加热时不易分解；
载热体的毒性小，不易燃，不易腐蚀设备；
价格便宜，易于获取
热传导
博里叶定律
dQ/dS=-l¶t/¶n
dQ：微分热传导速率，W
dS：与热传导方向垂直的微分传热面(等温面）面积，m²
l:物质的导热系数（热导率），W/(m°C
¶t/¶n:温度梯度，°C/m
平壁的一维稳态导热率
单层平壁的一维稳态热传导
Q=-lSdt/dx经积分式并整理得Q=lS/b (t1-t2)或Q=t1-t2/b/lS=Dt/R
多层平壁的一维稳态热传导
多层平壁一维稳态热传导的总推动力为各层温度差之和，即总温度差，总热阻为各层热阻之和。
圆简壁的一维稳态导热率
单层圆简壁的一维稳态导热率
单层圆简壁的一维稳态导热率速率方程：Q=2plL t1-t2/ln(r1/r2)
多层圆简壁的一维稳态导热率
多层圆简壁热传导的总推动力亦为总温度差，总热阻亦为各层热组之和，只计算各层热阻所用的传热面积不再相等，而应采用各自的对数平均面积
对流传热
对流传热机理和对流传热系数
牛顿冷却公式（对流传热速率公式）：
影响对流传热系数的因素
对流传热系数a
单位温度下，单位传热面积的对流传热速率
反应对流传热的速率，不是物性，是参数
影响因素
1流体的种类和相变化的情况：汽化热r>Cp比热；2流体的物性：导热系数l，粘度m，比热容Cp，密度r；3流体传热的形状，相对位置尺寸：特征尺寸；4流体的流动状态：层流、湍流；5流体的流动原因：自由对流、强制对流
流体无相变时的对流传热系数
流体在管内作强制对流
对于低黏度流体：Nu=0.023(Re^0.8)(Pr^n)
对于高黏度流体：Nu=0.027(Re^0.8)(Pe^1/3)jm
流体间作强制对流
自然对流
Nu=c（Gr·Pr）4
流体有相变时的对流传热
蒸气冷凝传热
蒸汽冷凝主要有膜状冷凝或滴状冷凝两种方式：若凝液润湿表面，则会形成一层平滑的液膜，此为膜状冷凝；若液膜不润湿表面，则会在表面上杂乱无章的形成小液球并沿壁面落下，此为滴状冷凝
液体沸腾传热
在液体的对流传热过程中，伴有由液相变为气相的过程，即在液相与加热壁面交界处产生气泡或气膜的过程
辐射传热
热辐射基本概念
吸收率A，反射率R，透过率D
A=QA/Q
P=QP/Q
D=QD/Q
A+P+D=1
黑体，镜体，透热体和灰体-
黑体--能全部吸收辐射能的物体，即A=1的物体
镜体--能全部反射辐射能的物体，即R=1的物体
透热体--能透过全部辐射能的物体，即D=1的物体
灰体--在辐射分析中，把吸收率与波长无关的物体称为灰体
斯特潘-玻尔兹曼定律
揭示了黑体的辐射能力与其表面热力学温度的四次方成正比这一定量关系，俗称四次方定律
基尔霍夫定律
辐射能力E与吸收率A的关系： 任何物体（灰体）的辐射能力与吸收率的比值恒等于同温度下黑体的辐射能力
吸收率与黑度的关系： 在同一温度下，灰体的吸收率和黑度在数值上相等
两固体间的辐射传热
辐射传热速率计算
Q1-2=C1-2jS[(T1/100)4-(T2/100)4]
上式中，Q为辐射传热速率，C为总辐射系数，S为辐射面积，j为角系数
对流与辐射联合传热
对流与辐射的总散热效率：Q1-2=aTSw(tw-tb)
换热器
换热器的结构型式
管式换热器
管壳式换热器
蛇管式换热器
翅片管式换热器
套管式换热器
板式换热器
平板式换热器
螺旋板式换热器
热板式换热器
特殊型式换热器
传热过程的强化
增大传热面积
增大平均温度差
增大总传热系数
壳管式换热器设计时应考虑的问题
流体流径的选择；冷却介质终温的选择；流体流速的选择；管子的规格和排列方法；管程数和壳程数的确定；折流挡板的选用；外壳直径的确定；流体通过换热器的流动阻力