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机电工程:热量传递有三种基本方式

导热是指物体各部分无相位移或不同物体直接接触时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象

导热系数丸又称导热率,是指单位厚度的物体具有单位温度差时,在它的单位面积上单位时间的导热量。

(2)热对流

依靠流体的运动,把热量由一处传递到另一处的现象,称为热对流。

工程上常见的传热情况(如管壳式换热器、蒸汽锅炉的管束冰箱的冷凝器等)往往不是单纯的热对流,而是流体与固体壁直接接触时的换热过程,这时既有热对流也 伴随有热传导,已不再是基本传热方式,将其称为对流换热(又称放热)。

对流换热表面传热系数(有时简称对流换热系数),是指单位面积上,当流体同壁 之间为单位温差,在单位时间内所能传递的热量,表达了该对流换热过程的强弱。

(3)热辐射

依靠物体表面对外发射可见和不可见的射线(电磁波)传递热量称为热辐射,也称为辐射换热。

热辐射传热过程并不需要像导热或热对流那样以冷、热物体的直接接触传递热量。

(4)传热过程

导热、热对流和热辐射三种基本传热方式的组合,形成了由温度差引起的传热过程。

增强和削弱传热的途径

所谓增强传热,是提高换热设备单位传热面积的传热量,即提高传热系数,减少传热热阻。而削弱传热是指降低传热系数、增加传热热阻。

(1)传热系数和传热热阻

工程中常遇到热量从固体壁面一侧的高温流体,通过固体壁传递给另一侧低温流体的过程,称为传热过程。如图1M42所示,假设传热过程处于稳态,热流方向与壁面垂直。传热的热流量基本汁算式:

Q=k(tl―t2)A

才由 6―J《执蔡擀

传热系数k:即单位时间、单位壁面积上,冷热流体间每单位温度差可传递的热量。

A值能反映传热过程的强弱。

传热过程的热阻是冷、热流体的换热热阻及壁的导热热阻之和,与传热系数互为倒数关系。对于换热器,传热系数k值越大,传热热阻R值越小,传热就越好;对于热力管道的保温,传热系数K值越小,传热热阻及值越大,保温性能越好。

(2)增强传热的主要途径

扩展传热面。

改变流动状况。

在流体中加入添加剂。

改变换热表面状况。

小直径管代替大直径管,用椭圆管代替圆管提高表面传热系数。

改变能量传递方式

靠外力强化换热:

(3)削弱传热的主要途径

在冷热设备上包裹绝热材料的保温措施。

将热设备的外壳制成真空夹层

改变表面的辐射特性

附加抑制对流的元件例如:

在保温材料的表面或内部添加憎水剂。

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