華南理工大學821化工原理考研考點分析：傳熱！

華工引路人 · 發表于 2021-12-6 09:25

三、傳熱

1.傳熱方式：
熱傳導(傅立葉定律)、對流傳熱(牛頓冷卻定律)、輻射傳熱(四次方定律)；熱交換方式：間壁式傳熱、混合式傳熱、蓄熱體傳熱(對蓄熱體的周期性加熱、冷卻)。

2.傅立葉定律：dQ= -λdA ，(Q：熱傳導速率；A：等溫面積；λ：比例系數；：溫度梯度)；
λ與溫度的關系：λ=λ0(1+at)，(a：溫度系數)。

3.不同情況下的熱傳導：
單層平壁：Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=溫差/熱阻，(b：壁厚；Cm=(λ1-λ2)/2)；
多層平壁：Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)]；單層圓筒：Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A：圓筒側面積，C= (A2-A1)/ln(A2/A1))；
多層圓筒：Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。

4.對流傳熱類型：
強制對流傳熱(外加機械能)、自然對流傳熱、(溫差導致)、蒸汽冷凝傳熱(冷壁)、液體沸騰傳熱(熱壁)，前兩者無相變，后兩者有相變；牛頓冷卻定律：dQ=hdAΔt，(Δt＞0；h：傳熱系數)。

5.吸收率A+反射率R+透射率D=1；黑體A=1，鏡體R=1，透熱體D=1，灰體A+R=1；總輻射能E=Eλdλ，(Eλ：單色輻射能；λ：波長)；
四次方定律：E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C：灰體輻射常數；C0：黑體輻射常數；ε=C/C0：發射率或黑度)；
兩物體輻射傳熱：Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ：角系數；A：輻射面積；C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])

6.總傳熱速率方程：dQ=KmdA，(dQ：微元傳熱速率；Km：總傳熱系數；A：傳熱面積)；1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2：熱、冷流體表面傳熱系數)。

7.換熱器：
夾套換熱器、蛇管式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器。

8、(1)強化傳熱：為了使物料滿足所要求的操作溫度進行的加熱或冷卻，希望熱量以所期望的速率進行傳遞；
（2）削弱傳熱：為了使物料或設備減少熱量散失，而對管道或設備進行保溫或保冷。

9.熱傳導物體各部分之間不發生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱為熱傳導，又稱導熱。

10.對流傳熱：
對流僅發生于流體中，它是指由于流體的宏觀運動使流體各部分之間發生相對位移而導致的熱量傳遞過程。

11.

12.傳熱的基本方式:
（1）熱傳導
（2）對流傳熱—熱對流
（3）輻射傳熱

13.影響冷凝傳熱的因素和冷凝傳熱的強化

14. 導熱系數l的物理意義：
表示溫度梯度為1K/m或1℃/m時，單位時間通過單位面積的熱量。即：單位溫度梯度下的熱通量。

入0為固體在0℃時的導熱系數，k為溫度系數，1/℃, 對大多數金屬材料為負值，對大多數非金屬固體材料為正值。

15.在物體邊界上，傳熱邊界條件可分為以下三類：
(1)已知物體邊界壁面的溫度，稱為第一類邊界條件；
(2)已知物體邊界壁面的熱通量值，稱為第二類邊界條件；已知物體壁面處的對流傳熱條件，稱為第三類邊界條件。

16.準數的定義與物理意義：努塞爾準數（Nusselt）， Nu :

對流傳熱與厚度為L的流體層內的熱傳導之比。
努塞爾數越大，對流傳熱的傳熱強度也越大。它反映了固體壁面處的無因次溫度梯度的大小。
雷諾準數（Reynold）， Re :

慣性力與粘性力之比。雷諾數小，表示流體的粘性力起控制作用，抑制流層的擾動，隨著雷諾數的增大，流體中流體微團的擾動加劇，壁面處的溫度梯度增大，對流傳熱系數增大。

普朗特準數（Prandtl）， Pr :

動量擴散與熱量擴散之比。它表征了流體的動量傳遞能力與熱量傳遞能力的格拉曉夫準數（Grashof）， Gr :浮升力與粘性力之比。

它反映了由于流體中溫度差引起密度差所導致的浮升力對對流傳熱的影響。它在自然對流中的作用與強制對流中雷諾數的作用相當。

17.蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時有膜狀冷凝和珠狀冷凝兩種。

18. 影響沸騰傳熱的因素及強化途徑：

① 液體的性質，② 溫差，③ 操作壓強，④ 加熱面。

19.輻射：
物體通過電磁波來傳遞能量的過程。
熱輻射：物體由于熱的原因以電磁波的形式向外發射能量的過程。

20.熱輻射=反射+吸收+穿透（黑體，白體，透熱體，灰體）

21.物體的黑度e：指同溫度下物體與黑體輻射能力之比。

僅與自身特性有關。

22. 斯蒂芬—波爾茨曼定律

s0──黑體輻射常數，=5.67× 10-8W/(m2 .K4)；

克?；舴蚨?：

C0──黑體輻射系數，=5.67W/(m2 .K4)
角系數：

23.氣體的熱輻射具有以下兩個主要特點：
(1)氣體的輻射和吸收對波長具有強烈的選擇性
(2)氣體的輻射和吸收是在整個容積內進行。

24.傳熱三步:
(1)熱流體以對流傳熱方式將熱量傳給固體壁面；
(2)熱量以熱傳導方式由間壁的熱側面傳到冷側面；
(3)冷流體以對流傳熱方式將間壁傳來的熱量帶走。

25. 熱量衡算方程反映了冷、熱流體在傳熱過程中溫度變化的相互關系。根據能量守恒原理，在傳熱過程中，若忽略熱損失，單位時間內熱流體放出的熱量等于冷流體所吸收的熱量。

熱量衡算方程:

26.傳熱過程的平均溫差計算：
恒溫差傳熱，變溫差傳熱

27.按照冷、熱流體之間的相對流動方向，流體之間作垂直交叉的流動，稱為錯流；如一流體只沿一個方向流動，而另一流體反復地折流，使兩側流體間并流和逆流交替出現，這種情況稱為簡單折流。

28.不同流動排布型式的比較：
進出口溫度條件相同時，逆流的平均溫差最大，并流的平均溫差最小，對于其他的流動排布型式，其平均溫差介于兩者之間。在實際的換熱器中應盡量采用逆流流動，而避免并流流動。但是在一些特殊場合下仍采用并流流動，以滿足特定的生產工藝需要。采用折流和其他復雜流動的目的是為了提高傳熱系數，然而其代價是減小了平均傳熱溫差。

29.換熱器傳熱效率e的定義為實際傳熱速率Q與理論上可能的最大傳熱速率Qmax之比

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