传热学小论文
传热学小论文
题目
CO在细微管道内的对流传热表面传热系数的测定超临界
2
安全工程0903班
周阳0903070327
关欣杰0903070313
马一鸣0903070321
彭齐0903070330
拓龙龙0903070325
摘要本文对超临界二氧化碳在细微管道内的对流传热表面系数进行了测定，采用对实验管道直接通电加热的方法。将实验模型简化为一维导热问题处理，通过仪表测得的数据及由简化模型确定的微分方程
推导出细管内壁面温度()
t x
wi 。再利用牛顿冷却公式推导出x
h。
关键词超临界压力
2
CO；细微管道；对流传热；表面传热系数
Abstract
EXPERIMENTAL INVESTIGATION FOR CONVECTION HEAT
TRANSFER TO SUPERCRITICAL PRESSURE
2
CO IN SUBTLE TUBES
In this paper, the supercritical carbon dioxide in the piping in subtle convection heat transfer surface coefficient were determined , The experiment of direct piping electrify heats method . Will the simplified model is a d for the heat conduction problem processing , Through the instrument of the measured data of the simplified model and determination of the differential equation is deduced from the fine tube wall temperature ()
t x
wi
. x
h Reuse is deduced Newton cooling.
Key words
supercritical pressure
2
CO，subtle tubes,convection heat transfer, certainxpression coefficient of heat transfer.
1.引言
超临界压力流体对流换热的早期研究开展于二十世纪五、六十年代。近年来，随着高新技术的发展，超临界压力流体对流换热再度引起了人们的关注，应用背景主要涉及跨临界二氧化碳空调、制冷与热泵系统、液体火箭发动机超临界氢发汗冷却、超临界水氧化技术中多孔壁面的防护和冷却、超临界压水核反应堆及超临界二氧化碳高温气冷堆等。本文主要对超临界压力二氧化碳在细微管道（2mm、0.27mm）的对流换热的表面传热系数进行了推导。
2.实验系统
图1示出了实验原理系统图。二氧化碳气体从气瓶中流出，经双柱塞高压泵（Thar-P50）升压至超临界压力，经质量流量计测得流量后进入预热器以得到一定的试验段进口温度，然后进入实验段。实验段竖直放置，细管外壁包裹保温材料。
实验中需要测得的物理量有：
细管外壁面温度，采用铜-康铜热电偶测量，测量误差为0.1℃。流体在实验段的进出口温度，采用铂电阻温度计，标定误差0.1℃。实验段的进口压力、出口压力差，参考精度为0.075%，质量流量误差不超过0.1%。另外实验中还需测量实验段加压电压、加热电流及实验段电阻。
3.模型建立及研究方法
建立模型时近似的把实验段管壁内部的导热过程看做具有内热源的沿半径方向的一维导热问题。实验段外壁包裹保温材料，可认为是绝热边界条件。（如图2所示）
图2
由此可以进行三个简化：
①导热系数为常数；②稳态；③内热源均匀分布所以导热微分方程的圆柱坐标系：
211()()t t t t c r r r r r z z
ρλλλτ???????????=+++Φ ?????????? 可以改写为：
10t r r r r λ????+Φ= ?????
（3-1）
4. 公式推导
题目中相应的边界条件为：
,()2
wo D r t x μ=
= （a ） ,02D dt r dr == （b ） 对式（3-1）连续积分两次，得其通解为
212ln 4C C t r r λλλ??? ?=-++ ? ???
Φ （4-1） 式（4-1）中的1C 、2C 由边界条件确定。将边界条件式（a ）、（b ）
分别代入式（4-1）中，联立解得：
()()
w x wi f q h t x t x =- 22
1()()()ln 168wi wo d t x t x D d D ??=+-+ΦΦ 代入式（4-1）中得到管内壁的温度分布为：
22
1()()()ln 168wi wo d t x t x D d D ??=+-+ΦΦ
实验段内内壁面上的局部对流换热系数可以根据牛顿冷却公式计算得到：
()()
w x wi f q h t x t x =- 式中，x h 为局部对流换热系数，()wi t x 、()f t x 为截面上实验段内壁面的局部温度和流体截面的平均温度，w q 为实验段内壁面的热流密度。
参 考 文 献
【1】Jiang P X,Xu Y J,Shi R F,He S.Experimental and numerical investigation of convection heat transfer of 2CO at supercritical pressure in a mini-tube[C]. Proceedings of 2nd International Conference on Micro and Mini Channels. New York: ASME, 2004:333-340.
【2】杨世铭 陶文铨，传热学 高等教育出版社。
【3】徐轶君，姜培学，张宇，等。竖直圆管中超临界2CO 在低雷诺数下对流换热的实验研究与数值模拟。工程物理学报，2005,26
（3）:468-470
高等传热学作业
1-4、试写出各向异性介质在球坐标系)(?θ、、r 中的非稳态导热方程，已知坐标为导热系数主轴。 解：球坐标微元控制体如图所示： 热流密度矢量和傅里叶定律通用表达式为： →→→??+??+??-=?-=k T r k j T r k i r T k T k q r ? θθ?θsin 11' ' （1-1） 根据能量守恒：st out g in E E E E ? ???=-+ ?θθρ?θθ??θθ?θd drd r t T c d drd r q d q d q dr r q p r sin sin 2 2??=+??-??-??-? （1-2） 导热速率可根据傅里叶定律计算： ?θθd r rd t T k q r r sin ???-= ?θθθθd r dr T r k q sin ???-= （1-3） θ? θ? ?rd dr T r k q ???- =sin 将上述式子代入（1-4-3）可得到 ) 51(sin sin )sin ()sin (sin )(222-??=+??????+??????+?????????θθρ?θθ?θ?θ??θθθθ?θθ?θd drd r t T c d drd r q d rd dr T r k rd d dr T r k d d dr r T r k r p r 对于各向异性材料，化简整理后可得到： t T c q T r k T r k r T r r r k p r ??=+??+????+?????ρ?θθθθθ?θ2 222222sin )(sin sin )( （1-6）
2-3、一长方柱体的上下表面(x=0，x=δ)的温度分别保持为1t 和2t ，两侧面(L y ±=)向温度为1t 的周围介质散热，表面传热系数为h 。试用分离变量法求解长方柱体中的稳态温度场。 解：根据题意画出示意图： （1）设f f f t t t t t t -=-=-=2211,,θθθ，根据题意写出下列方程组 ????? ??? ?? ?=+??==??======??+??00 000212222θθ λθθθδθθθ θh y L y y y x x y x （2-1） 解上述方程可以把θ分解成两部分I θ和∏θ两部分分别求解，然后运用叠加原理∏+=θθθI 得出最终温度场，一下为分解的I θ和∏θ两部分：
高等传热学讲义
第2章边界层方程 第一节Prandtl 边界层方程一.边界层简化的基本依据 外：粘性和换热可忽略 )(t δδ , l l t <<<<δδ或内：粘性和换热存在 )(t δδ特征尺寸 —l
二.普朗特边界层方程 常数性流体纵掠平板，层流的曲壁同样适用)。 δ v l u ∞∞ ∞u l v v l u δδ~~，可见，0=??+??y v x u )()((x x R δ>>曲率半径y x u v ∞ ∞T u ,w T ∞ ∞T u ,δ l
)(122 22 y u x u x p y u v x u u ??+??+??-=??+??νρδ δ ∞ ∞ u u l l u u ∞∞ 2 l u ∞ν2 δ ν ∞ u ) (2 l u ∞ 除以无因次化11 Re 12 ) )(Re 1 (δ l
因边界层那粘性项与惯性项均不能忽略，故 项可忽略，且说明只有Re>>1时，上述简化才适用。)(12 2 22y v x v y p y v v x v u ??+??+??-=??+??νρ1~))(Re 1(2 δ l l δ ；可见22 22 x u y u ??>>??δδ 1 ) (2 ∞u l l u l u /)(∞∞δ 2 /)(l u l ∞δ ν2 /)(δδ ν∞u l ： 除以l u 2 ∞ )(Re 1l δ))(Re 1(δ l l δ
可见，各项均比u 方程对应项小得多可简化为 于是u 方程压力梯度项可写为。 )(2 2 22y T x T a y T v x T u ??+??=??+??,0=??y p dx dp ρ1-),(l δ 乘了δθδ w u l )(∞l u w θ∞2 l a w θ除以： l u w θ∞Pe /12 )(/1δ l Pe 12δ θw a 1 ) (∞-=T T w w θPr) Re (?====∞∞贝克列数—导热量对流热量w w p l k u c a l u Pe θθρ
传热学读书报告
传热学读书报告 姓名：何连江学号：2010301470004 院系：动力与机械学院班级：自动化一班 1 、传热学 传热学是研究热量传递规律的学科。 1)物体内只要存在温差，就有热量从物体的高温部分传向低温部分； 2)物体之间存在温差时，热量就会自发的从高温物体传向低温物体。 由于自然界和生产技术中几乎均有温差存在，所以热量传递已成为自然界和生产技术中一种普遍现象。 2 、热量传递过程 根据物体温度与时间的关系，热量传递过程可分为两类：（1 ）稳态传热过程；（2 ）非稳态传热过程。 1 ）稳态传热过程（定常过程） 凡是物体中各点温度不随时间而变的热传递过程均称稳态传热过程。 2 ）非稳态传热过程（非定常过程） 凡是物体中各点温度随时间的变化而变化的热传递过程均称非稳态传热过程。 各种热力设备在持续不变的工况下运行时的热传递过程属稳态传热过程；而在启动、停机、工况改变时的传热过程则属非稳态传热过程。 三、传热学的特点、研究对象及研究方法 1 、特点 1 ）理论性、应用性强传热学是热工系列课程内容和课程体系设置的主要内容之 一。是一门理论性、应用性极强的专业基础课，在热量传递的理论分析中涉及到很 深的数学理论和方法。 2) 有利于创造性思维能力的培养 传热学是建筑环境与设备工程专业的主干专业课之一，在教学中重视学生在学习过程中的主体地位，启迪学生学习的积极性，在时间上给学生留有一定的思维空间。 3 ）教育思想发生了本质性的变化 传热学课程教学内容的组织和表达方面从以往单纯的为后续专业课学习服务转变到重点培养学生综合素质和能力方面，这是传热学课程理论联系实际的核心。。 2 、研究对象 传热学研究的对象是热量传递规律。 3 、研究方法 研究的是由微观粒子热运动所决定的宏观物理现象，而且主要用经验的方法寻求热量传递的规律，认为研究对象是个连续体，即各点的温度、密度、速度是坐标的 连续函数，即将微观粒子的微观物理过程作为宏观现象处理。 热量传递的三种基本方式 一、导热（热传导） 1 、概念 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导热。 固体与固体之间及固体内部的热量传递。 2 、导热现象的基本规律 1 ）傅立叶定律（182 2 年，法国物理学家） 一维导热问题，两个表面均维持均匀温度的平板导热。 根据傅立叶定律，对于x 方向上任意一个厚度为dx 的微元层，单位时间内通过该
生活中的传热学
硕士研究生《高等工程热力学与传热学》作业 查阅相关资料,回答以下问题： 1、一滴水滴到120度和400度的板上，哪个先干试从传热学的角度分析 答：在大气压下发生沸腾换热时,上述两滴水的过热度分别是△ t=tw–ts=20℃和△t=300℃,由大容器饱和沸腾曲线,前者表面发生的是泡态沸腾,后者发生膜态沸腾。虽然前者传热温差小,但其表面传热系数大,从而表面热流反而大于后者。所以水滴滴在120℃的铁板上先被烧干。 2、锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成，为什么 答：是因为木料是热的不良导体,以便在烹任过程中不烫手。 3、滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。为什么 答：这是因为砂锅是热的不良导体, 如果把烧得滚热的砂锅,突然放到潮湿或冷的地方,砂锅外壁的热就很快地被传掉，而内壁的热又一下子传不出来，外壁冷却很快的收缩，内壁却还很热，没什么收缩，加以陶瓷特别脆，所以往往裂开。 或者：烫砂锅放在湿地上时,砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢,砂锅内外收缩不均匀,故易破裂。 4、往保温瓶灌开水时，不灌满能更好地保温。为什么 答：因为未灌满时,瓶口有一层空气,是热的不良导体,能更好地防止热量散失。
5、煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿，容易剥壳。为什么 答：因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩,但它们收缩的程度不一样,从而使两者脱离。 6、用焊锡的铁壶烧水，壶烧不坏，若不装水，把它放在火上一会儿就烧坏了。为什么 答：这是因为水的沸点在1标准大气压下是100℃,锡的熔点是232℃,装水烧时,只要水不干,壶的温度不会明显超过100℃,达不到锡的熔点,更达不到铁的熔点,故壶烧不坏.若不装水在火上烧,不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点,焊锡熔化,壶就烧坏了。 7、冬天水壶里的水烧开后，在离壶嘴一定距离才能看见“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高，壶嘴出来的水蒸气不能液化，而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴，即“白气”。 答：这是因为紧靠壶嘴的地方温度高,壶嘴出来的水蒸气不能液化,而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴,即“白气”。 8、某些表演者赤脚踩过炽热的木炭，从传热学角度解释为何不会烫伤不会烫伤的基本条件是什么 答：因为热量的传递和温度的升高需要一个过程，而表演者赤脚接触炽热木炭的时间极短，因此在这个极短的时间内传递的温度有限，不足以达到令人烫伤的温度，所以不会烫伤。 基本条件：表演者接触炽热木炭的时间必须极短，以至于在这段时间内所传递的热量不至于达到灼伤人的温度
传热学作业
沈阳航空航天大学 预测燃气涡轮燃烧室出口温度场 沈阳航空航天大学 2013年6月28日
计算传热学 图1模型结构和尺寸图 1.传热过程简述 计算任务是用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解通有烟气的法兰弯管包括管内烟气流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。在进行分析时要同时考虑导热、对流、辐射三种传热方式。 (1) 直角弯管内外壁面间的热传导。注意：如果壁面按薄壁处理时，则不用考虑此项，因为此时管壁厚度忽略不计，内壁和外壁温度相差几乎为零。 (2) 管道外壁面与外界环境发生的自然对流换热。由于流体浮生力与粘性力对自然对流的影响，横管与竖管对流换热系数略有不同的。计算公式也不一样。同时，管道内壁面同烟气发生的强制对流换热。 (3) 管道外壁和大空间（环境）发生辐射换热 通过烟气温度和流量，我们可以推断出管道内烟气为湍流流动。这在随后的模
沈阳航空航天大学 拟计算中可以得到证实。 2.计算方案分析 2.1 控制方程及简化 2.1.1质量守恒方程： 任何流动问题都要满足质量守恒方程，即连续方程。其积分形式为： 0vol A dxdydz dA t ρρ?+=?????? 式中，vol 表示控制体；A 表示控制面。第一项表示控制体内部质量的增量，第二项表示通 过控制面的净通量。 直角坐标系中的微分形式如下： ()()()0u v w t x y z ρρρρ????+++=???? 上式表示单位时间内流体微元体中质量的增加，等于同一时间段内流入该微元体的净增量。 对于定常不可压缩流动，密度ρ为常数，该方程可简化为 0u v w x y z ???++=??? 2.1.2动量守恒方程： 动量守恒方程也是任何流动系数都必须满足的基本定律。数学式表示为： F m dv dt δδ= 流体的粘性本构方程得到直角坐标系下的动量守恒方程，即N-S 方程： ()()()u u p div Uu div gradu S t x ρρμ??+=+-?? ()()()v v p div Uv div gradv S t y ρρμ??+=+-?? ()()()w w p div Uw div gradw S t z ρρμ??+=+-?? 该方程是依据微元体中的流体的动量对时间的变化率等于外界作用在该微元体上的各种力之和。式中u S 、v S 、w S 是动量方程中的广义源项。和前面方程一样上式
高等传热学课件对流换热-第2章-3
2-3 管槽内层流对流换热特征 工程上存在大量的管槽内对流换热问题。本节对管槽内层流强制对流换热的流动与换热特征进行分析。 一、流动特征 当流体以截面均匀的流速0u 进入管道 后，由于粘性，会在 管壁上形成边界层。 边界层内相同r 处的轴向流速随δ的增加 而降低，导致对管中心势流区的排挤作用，使势流区流速增加。当边界层厚度δ达到管内半径时，势流区消失，边界层汇合于管轴线处，同时截面内速度分布不再变化。 u o
将管入口截面至边界层汇合截面间的流动区域称为入口段，或称为未充分发展流、正在发展流。该区域内，速度分布不断变化， (,)u u x r =，同时存在径向速度(,)v x r 。 边界层汇合截面以后的流动速度不再变化，()u u r =，而径向速度 0v =，这段流动区域称为充发展段或充分发展流。 所以，管内流动存在特征不同的两个区域：入口段，充分发展段。充分发展流动又分为：简单充分发展流、复杂充分发展流两种。 1). 简单充分发展流 是指只存在轴向速度分量，而其它方向速度分量为零的充分发展流动。 对圆管： ()u u r =，0v w ==； 对矩形管道：(,)u u x y =，0v w ==。 简单充分发展流任意横截面上压力均匀，沿轴向线性变化，即
dp const dx = 证明：对简单充分发展流，径向速度0v =，根据径向动量方程： 222211()v v p v v v u v x r r r r x r νρ??????+=?+++?????? ? 0p r ?=?， 即任意横截面上压力均匀，压力仅沿轴向变化。于是，轴向动量方程为： 222211(u u dp u u u u v x r dx r r x r νρ?????+=?+++????? 又发展流0u x ?=?（速度分布不变，或由连续方程得出）?
传热学课后小论文
测定2 CO在微细管道内的对流传热表面传热系数 X X （XXXXXXXX学院城建系热能与动力工程 XXXXXXXX43） 为了测定2 CO在微细管道内的对流传热表面传热系数，采用对实验管道直接通电加热的方法。假定电流产生的热量所形成的内热源均匀分布，记为Φ ，管道的内外径分别为d与D，外表面绝热良好（见附图）， 通过管壁的导热可以作为一维问题处理。实验测得管外壁面温度为 ) (x t wo，试导出据测定的外表面温度 φ 及 ) (x t wo确定官职内壁面温度 ) (x t wi的计算式。 摘要：随着自然工质研究的进一步发展,系统中气体冷却器的换热问题越来越受到人们的重视,这是因为高的换热效率是提高系统尸的重要因素本文首先阐明了超临界流体换热研究的处理原则和分类方法,并重新定义了临界区范围利用修改的方程计算得出了临界区的物性变化规律,并分析了获得超临界换热关联式的理论求解方法最后,建立了超临界管内冷却过程的数学模型,为求解其换热规律提供了方法和依据。本实验通过将实验模型简化为一维导热问题处理，利用仪器测得的数据及简化的模型确定微分方程，从而推导出细管内壁面温度。在由牛顿冷却公式推导出hx。 关键词：超临界二氧化碳对流换热细微管道冷却 DETERMINATION OF MICRO PIPE CONVECTIVE HEAT TRANSFER SURFACE COEFFICIENT OF HEAT TRANSFER Jiang Jun （Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering Construction of thermal energy and power engineering 2010319243） Abstract: with the further development of natural refrigerants, system of gas cooler heat exchange problem more and more get the attention of people, this is because of the high heat exchange efficiency is to improve the system. This paper firstly clarifies the important factors on the heat transfer of supercritical fluid processing principles and classification methods, and redefines the critical zone range using the modified equation to calculate the critical areas of the physical changes, and analyzed the obtained supercritical heat transfer correlation theory method finally, established a supercritical tube cooling process for solving the mathematical model, the heat transfer law provides a method and basis.Through this experiment, the experimental model is simplified to one-dimensional heat conduction problem, using the instrument measured data and simplified model for determining differential equation, thus derive the tube wall temperature.By Newton cooling formula deduced by hx.
西安交通大学传热学大作业二维温度场热电比拟实验1
二维导热物体温度场的数值模拟
一、物理问题 有一个用砖砌成的长方形截面的冷空气通道， 于纸面方向上用冷空气及砖墙的温度变化很小， 可以近似地予以忽略。 在下列两种情况下试计算： 砖墙横截面上的温度分布；垂直于纸面方向的每 米长度上通过砖墙的导热量。 第一种情况：内外壁分别均匀维持在 0℃及 30℃； 第二种情况：内外壁均为第三类边界条 件， 且已知： t 1 30 C,h 1 10.35W / m 2 K 2 t 2 10 C, h 2 3.93W / m 2 K 砖墙导热系数 0.35/ m K 二、数学描写 由对称的界面必是绝热面， 态、无内热源的导热问题。 控制方程： 22 tt 22 xy 边界条件： 第一种情况： 由对称性知边界 1 绝热： 边界 2 为等温边界，满足第一类边界条件： t w 0 C ； 边界 3 为等温边界，满足第一类边界条件： t w 30 C 。 第一种情况： 由对称性知边界 1 绝热： q w 0； 边界 2 为对流边界，满足第三类边界条件： q w ( t )w h 2(t w 可取左上方的四分之一墙角为研究对象， 该问题为二维、 稳 图1-
t f )； n t 边界3 为对流边界，满足第三类边界条件：q w ( ) w h 2 (t w t f )。 w n w 2 w f
0,m 6,n 1~ 7;m 7 ~ 16,n 7 30,m 1,n 1~12;m 2 ~ 16,n 12 三、方程离散 用一系列与坐标轴平行的间隔 0.1m 的二维网格线 将温度区域划分为若干子区域，如图 1-3 所示。 采用热平衡法， 利用傅里叶导热定律和能量守恒定 律，按照以导入元体（ m,n ）方向的热流量为正，列写 每个节点代表的元体的代数方程， 第一种情况： 边界点： 1 边界 绝热边界） ： 边界 图1-3 t m ,1 t 16,n 等温内边界） ： 14 (2t m,2 1 4 (2t 15,n t m 1,1 t m 1,1)，m 2 ~ 5 t 16,n 1 t 16,n 1)， n 8 ~ 11 边界 等温外边界） ： 内节 点： 1 (t t t t ) 4 m 1,n m 1,n m ,n 1 m,n 1 m 2 ~ 5,n 2 ~11;m 6 ~ 15,n 8 ~ 11 t m,n 第二种情况 边界点： 边界 1（绝热边界） ： t m ,1 1 4 (2t m,2 t m 1,1 t m 1,1)，m 2 ~ 5 t 16,n 1 4 (2t 15,n t 16,n 1 t 16,n 1)， n 8 ~11 4 边界 2（内对流边界） ： t6,n 2t 5,n t 6,n 1 t 6,n 1 2Bi 1t 1 ，n 1~ 6 6,n 2(Bi 2) t m,n t m,n
传热学(3)
传热学（三） 一、单项选择题（本大题 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确项前 的字母填在题后的括号内。 1. 在锅炉的炉墙中：烟气内壁外壁大气的热过和序为 : 【 A】 A. 辐射换热 , 导热 , 复合换热 B. 导热，对流换热，辐射换热 C. 对流换热泪盈眶，复合换热，导热 D. 复合换热，对流换热，导热 2. 由表面 1 和表面 2 组成的封闭系统中： X 1,2 _C____ X 2,1 。 A. 等于 B. 小于 C. 可能大于，等于，小于 D. 大于 3. 流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数【B 】 A.=1 B. >1 C. <1 D. =0 4. 在其他条件相同的情况下 , 下列哪种物质的导热能力最差 ? 【 A】 A. 空气 B. 水 C. 氢气 D. 油 5. 下列哪种物质中不可能产生热对流 ? d A. 空气 B. 水 C. 油 D. 钢板 6.Gr 准则反映了 ____浮力与粘性力__ 的对比关系。 A. 重力和惯性力 B. 惯性力和粘性力 C. 重力和粘性力 D. 角系数 7. 表面辐射热阻与 ____D____ 无关。 A. 表面粗糙度 B. 表面温度 C. 表面积 D. 角系数 8. 气体的导热系数随温度的升高而【增大】 A. 减小 B. 不变 C. 增大 D. 无法确定 9. 下列哪种设备不属于间壁式换热器 ? 【D 】 A.1-2 型管壳式换热器 ? B. 2-4 型管壳式换热器 C. 套管式换热器 D. 回转式空气预热器
10. 热传递的三种基本方式为【 C】 A. 导热、热对流和传热过热 B. 导热、热对流和辐射换热 C. 导热、热对流和热辐射 D. 导热、辐射换热和对流换热 第二部分非选择题 二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11. 在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为 180 和 100 ，冷流体的进出口温度分别为 40 和 80 ，则对数平均温差为 _____61.67______ 。 12. 已知一灰体表面的温度为 127 ，黑度为 0.5 ，则其车辆射力为 ___725.76_________ 。 13. 为了达到降低壁温的目的，肋片应装在__冷流体______ 一侧。 14. 灰体就是吸收率与 ___波长_____ 无关的物体。 15. 冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 _____复合___ 换热。 16. 传热系数的物理意义是指 _______冷热流体__ 间温度差为１时的传热热流密度。 17. 黑度是表明物体 _____辐射___ 能力强弱的一个物理量。 18. 肋壁总效率为 ___肋壁_实际传热量___ 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。 19. 在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻 __大_____ 一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。 20. １－２型管壳式换热器型号中的“２”表示 _管程数________ 。 三、名词解释（本大题５小题，每小题４分，共２０分） 21. 换热器的效能（有效度）换热器的实际传热量与最大可能传热量之比 22. 大容器沸腾
高等传热学课件对流换热-第5章-1
第五章自然对流换热 当流体内部的温度分布或浓度分布不均匀时，会造成密度分布的不均匀，在体积力场的作用下，形成浮升力，而引起流体的流动与换热，这种现象称为自然对流。 在自然界与工程技术中，自然对流现象很多，譬如：地面与大气间温度差引起的复杂大气环流，工业排烟在大气中的混合与蔓延，工业废水在水域中的混合与扩散，各种电子器件的散热冷却，建筑物内的采暖，炉中的火焰与烟气的蔓延等。 在铸造、温控等涉及固/液相变的技术过程中，自然对流也是重要的物理过程。 与强制对流换热一样，自然对流也有层流与湍流，内部流动与外部流动的区别。
5-1 自然对流边界层分析 一、自然对流边界层的特点 以放置于静止流体中的竖壁为例。流体温度为T ∞，壁面温度为w T ，当w T T ∞>时，壁面附近的流体被加热，温度升高，密度变小，在重力场作用下产生浮力，使流体向上运动，如图。 (a) Pr 1=, ()T δδ= (b)Pr >>1, ()T δδ>
一般来说，不均匀的温度场仅出现在离壁面较近的流体层内，表现出边界层的特性。与强制对流不同，离壁面较远的流体静止不动。 对不同类的流体，其边界层内的速度分布、温度分布及控制机理有所不同。 (a) 当Pr 1=时，T δδ=，温度分布单调，速度分布在离壁面一定距离 处取得较大值，从壁面到速度极大值处，浮升力克服粘性力产生惯性力（速度）。随着离开壁面的距离的增加，浮升力减小，但粘性力以更快的速度减小，直至为零，即在此处取得极大值。从该点向边界层外缘，由于浮升力进一步减小，不足以维持如此大的惯性，所以速度又逐渐降低。 (b)Pr >>1时，T δδ>。在T y δ<区域，浮升力克服粘性力产生惯性；在T y δ>区域浮升力为零，流体靠消耗惯性力来克服粘性力。此时，温度分布与速度分布的宽度不同。 (c) Pr <<1时，T δδ<，热扩散能力大于粘性扩散能力。在y δ<区域，
传热学论文
地球的温室效应分析：原因及其对策 内燃1301 赵坤摘要：地球自有人类出现至今， 已为人类的生存提供了维持生命所必须的条件, 但人类社会的发展和对地球的开发利用，使得地球正遭受着毁灭性破坏。工业化革命以来，人类的活动增加了大气中的温室气体，导致了地球升温，全球气候不断恶化,, 关键词：全球变暖温室效应二氧化碳对策 何为温室效应温室效应，是指“大气中的温室气体通过对长波辐射的吸收而阻止地表热能耗散，从而导致地表温度增高的现 象” 。温室效应，又称“花房效应” ，是大气保温效应的俗称。大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应” 。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，就像“温室”一样，促使地球气温升高的气体称为“温室气体” 。 温室效应的一般机理温室效应是由太阳——大气——地球系的物理学相互作用造成的, 包含以下关键因素。 (1)太阳的温度大约为5800K它外发射光线，产生许多波长的光，波谱范围从紫外线到红外线，在550卩m左右的可见光部分最大。 (2)这些光线的大部分通过大气传到地面, 其中一部分被陆地或海洋表面吸 收。 (3)地球表面也发射辐射, 地球辐射的波长范围从接近红外线区域到远离红外线区域，峰值大约为10卩m,比太阳光的波长长得多。如果没有大气存在，这个通量将与太阳入射通量平衡。 (4)无云的大气层对太阳光是相当透明的,但对于地球的红外辐射的透明程度则小得多, 因此, 大气被加热了, 随后地球表面也显著增暖。 (5)大气中含有吸收红外辐射的所谓“温室气体” , 包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧和一些浓度更低但仍强烈吸引红外辐射的气体, 如氯氟烃类。所有这些温室气体都在一个或多个狭窄的波长范围内吸收红外辐射, 形成红外吸收带。由于含有自然吸收红外辐射气体的大气造成了大气的整个较低部分变暖, 升温幅度超过30K,这一现象常常被称为自然温室效应。这种增温还可以被认为是由于发射红外辐射的有效高度增加而产生的。大气低层对于红外辐射不再是透明的, 所以地球向外辐射就从更高的高度上发射, 结果使得地球表面变得更暖。 温室效应加剧的原因人类活动使温室气体含量增加大气中的温室气体, 主要有六种, 包括: 二氧化碳、一氧化二氟烃类物质。关于每种温室气体含量增加的原因, 具体分析如下: (1)二氧化碳(CO2)。在对大气释放CO2方面,最重要的人类活动是交通、电力等部门对化石燃料的消耗, 全球每年因此接受到的碳量 1 9世纪中期为1亿吨左右，到本世纪80年代已达57亿吨。CO2增加的另一个原因是地球陆地植物系统的破坏,近几十年来，森林的砍伐和破坏日益严重，导致大气中C02浓度增加。 （2）一氧化二氮（N20）。海洋是一氧化二氮的一个重要来源。无机氮肥的大量使用和石化燃料及生物体的燃烧也能释放出一定量的一氧化二氮。工业革命前一氧化二氮的浓度为288cm3? m-3,目前已增加到310cm3? m-3。据以往的观测结
传热学小论文 自由论文
地热耦合水源热泵供暖系统可行性分析 邹志胜，刘俊杰，朱能 （天津大学环境科学与工程学院，天津300072） 摘要：针对天津市某高层写字楼的冬季热负荷变化情况，对采用地热耦合水源热泵，同时 结合消防水池蓄热的供暖系统进行了分析，研究了此系统的技术可行性，经过传热计算，验证了此 系统可以满足建筑热负荷的要求，分析了其优越性。 关键词：地热；水源热泵；供暖；蓄热 热泵作为一种节能装置，可以节约大量的一次 能源，并可减少环境污染，具有明显的经济、社会效 益［1 ～ 5］。将地热水利用与水源热泵相结合组成地热 耦合热泵系统，可提高地热利用率，并具有节能与环 保效果［6］。本文对某高层写字楼使用地热耦合热 泵+ 消防水池蓄热的供暖系统进行可行性分析。 !" 供暖热负荷分析 天津市某高层写字楼，总建筑面积约7 × 104 m2。写字楼内大部分办公室在夜间不办公，如果冬 季夜间仍然按照原来的供暖室内设计温度供暖，会 造成大量的能源浪费。所以，夜间可以考虑将大部 分房间按值班供暖室内设计温度供暖，这样可以大 大降低夜间能源消耗，节省运行费用。 在计算供暖热负荷时，供暖室外计算参数由不 保证天数法确定，为最不利工况下的静态值，偏于保 守。从供暖热负荷计算方法上来看，供暖热负荷为 供暖室外计算温度的简单线性函数［7］。供暖热负 荷计算公式为： Φ = a（T i ' - T o '）（1） 式中Φ———供暖热负荷，W a———建筑物温差负荷系数，即在室内外单位 温差下的供暖热负荷，W/ K T i '———供暖室内计算温度，K T o '———供暖室外计算温度，K 对于该高层写字楼供暖系统，供暖室外计算温 度为- 9. 0 ℃。白天设计工况，供暖室内计算温度 为20. 0 ℃，设计供暖热负荷为4 850. 0 kW，建筑物 温差负荷系数为167. 2 W/ K。夜间设计工况，值班
高等传热学作业修订版
高等传热学作业修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
第一章 1-4、试写出各向异性介质在球坐标系)(?θ、、r 中的非稳态导热方程，已知坐标为导热系数主轴。 解：球坐标微元控制体如图所示： 热流密度矢量和傅里叶定律通用表达式为： → →→??+??+??-=?-=k T r k j T r k i r T k T k q r ? θθ?θsin 11' ' （1-1） 根据能量守恒：st out g in E E E E ? ???=-+ ?θθρ?θθ??θθ?θd drd r t T c d drd r q d q d q dr r q p r sin sin 2 2??=+??-??-??-? （1-2） 导热速率可根据傅里叶定律计算： ?θθ θθd r dr T r k q sin ???- = （1-3） 将上述式子代入（1-4-3）可得到 ) 51(sin sin )sin ()sin (sin )(222-??=+??????+??????+?????????θθρ?θθ? θ? θ??θθθθ?θθ?θd drd r t T c d drd r q d rd dr T r k rd d dr T r k d d dr r T r k r p r 对于各 向异性材料，化简整理后可得到： t T c q T r k T r k r T r r r k p r ??=+??+????+?????ρ?θθθθθ?θ2222222sin )(sin sin )( （1-6）
传热学小论文
传热学的最新研究动态 李聪 （中南大学能源科学与工程学院，长沙 410083） 摘要：传热是最普遍的一种自然现象。几乎所有的工程领域都会遇到一些在特定条件下的传热问题，包括有传质同时发生的复杂传热问题。现代科学技术突飞猛进，传热学的工程应用研究也已跨越传统的能源动力，工艺过程节能的范畴，在材料的制备和加工、航天技术的发展、信息器件的温控、生物技术、医学、环境净化与生态维护、以及农业工程化、军备现代化等不同领域都有所牵涉。特别是高技术的迅猛发展，正面临着温度场、速度场、浓度场、电磁场、光场、声场、化学势场等各种场相互耦合下的热量传递过程和温度控制，从而使传热学迅速发展为当今技术科学中了解各种热物理现象和创新相应技术的重要基础学科。 关键词：温度场；速度场；热量传递过程。 Heat transfer of the latest research developments Li Cong （Energy Science and Engineering, Central South University,Changsha,410083）ABSTRACT: Heat is the most common type of natural phenomenon. Almost all of the engineering problems are encountered some heat under certain conditions, including the complex heat transfer and mass transfer occur simultaneously. Modern science and technology advances, applied research projects have also been heat transfer across the scope of traditional energy saving power, process, preparation and processing of materials in temperature control, the development of space technology, information devices, biotechnology, medicine, environmental different areas of purification and ecological protection, and agricultural engineering, military modernization has involved. Especially the rapid development of high-tech, is facing various fields under the mutual coupling of heat transfer and temperature control process temperature, velocity and concentration field, electromagnetic field, light field, the sound field,
2011年《高等传热学》结课作业
2011年《高等传热学》结课作业 ———放假前提交作业 一、【15分】无内热源物体内的稳态导热，材料为常物性。请选择合适的坐标系，写出其导 热微分方程及边界条件。 (1) 巨型薄板（0≤x≤L1，0≤y≤L2，0≤z≤L3），L3<
传热学结课论文
传热学在高新技术领域中的应用 摘要: 天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域在不同程度上应用传热研究的最新成果。可以说除了极个别的情况以外,很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到 生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果,并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。在某些环节上,传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。 前言 通过对传热学这门课程的学习,了解了传热的基本知识和理论。发现传热学是一门基础学科应用非常广泛,它会解决许许多多的实际问题更是与机械制造这门学科息息相关。传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。传热现象在我们的日常生活中司空见惯。早在人类文明之初人们就学会了烧火取暖。随着工业革命的到来，蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现，传热研究更是得到了飞速的发展，
被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。当今世界国与国之间的竞争是经济竞争，而伴随着经济的高速发展也带来了资源、人口与环境等重大国际问题。传热学在促进经薪发展和加强环境保护方面起着举足轻重的作用。20世纪以前传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪以后，传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展，越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等一些学科相互渗透，形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等许多重要分支。 现在，机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。如浇铸和冷冻技术中的相变导热，切削加工中的接触热阻和喷射冷却，等离子工艺中带电粒子的传热特性。核工程中有限空间的自然对流，动力和化工机械中超临界区换热，小温差换热，两相流换热，复杂几何形状物体的换热湍流换热等。随着激光等新的实验技术的引入和计算机的应用，为传热学的发展提供了广阔前景。 传热学是研究热量传递规律的一门学科，生产部门存在的多种多样的热量传递问题都可以用传热学来解决，这些部门包括能源、化工、冶金、建筑、机械制造、电子、制冷、航天航空、农业、环境保护等。随着传热学的理论体系日趋完善，内容不断充实，已经发展为现代科学技术中充满活力的一门重要技术基础学科。传热学是研究不同温度的物体或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。例如，提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热
高等传热学课件对流换热-第6章-1
第六章 高速流动对流换热
在前面几章介绍的强制对流换热中， 我们假设速度和速度梯度充 分小，以致动能和粘性耗散的影响可以忽略不计。现在考虑高速和粘 性耗散的影响。我们主要介绍有更多重要应用的外部边界层。
6.1 高速流对流换热基本概念
高速对流主要涉及以下两类现象： z 从机械能向热能的转换，导致流体中的温度发生变化； z 由于温度变化使流体的物性发生变化。 空气一类气体若具有极高的速度，将会导致超高温离解、质量浓 度梯度，并因此发生质量扩散，使问题变得更加复杂。这里仅限于关 注未发生化学反应的边界层；对空气来说，这意味着我们将不考虑温
度超过 2000K 或者马赫数高于 5 的情况。对液体，如果普朗特数足 够高的话，粘性耗散实际上在中等速度时就具有很可观的作用。 我们的讨论仅限于普朗特数接近于 1 的气体。 有关高速对流的研究大都涉及对机械能转换和流体物性随温度 变化两个因素的总体考虑，很难看到它们单独的影响。这里，我们暂 不考虑变物性的影响，首先讨论能量转换问题。 能量转换过程能可逆地发生，也能不可逆地发生。比如，在边界 层内，激波与粘性的相互作用使得机械能与热能间的不可逆转换增 大，无粘性的速度变化（比如在接近亚音速滞止点附近流体的减速） 则产生可逆的，或者非常接近可逆的能量转换。高速边界层滞止点的 比较能很好地说明这两种情况的明显区别。 z 在滞止点（图 6-1）处速度降低，边界层以外的压力和温度提高。 对于亚音速流动， 该过程几乎是等熵的， 流体粘度不起什么作用。 无论减速可逆还是不可
逆，滞止区边界层以外的流体 温度等于滞止温度， 也就是说， 流体温升来自于绝热减速：
? T∞
V2 = T∞ + 2c
（6.1.1）
V
若不考虑变物性影响，并
* 用 T∞ 代替 T∞ ， 低速滞止点的解
也能适用于高速滞止点问题：
? qw = h (Tw ? T∞ )
图 6-1 滞止点的流动
（6.1.2）
z 但高速边界层问题有所不同。 如果自由速度很高， 边界层以内速 度梯度很大， 边界层内因粘性切应力产生粘性耗散。 如果物体是 绝热的，那么耗散产生的热量可以靠分子或者涡漩传导的机理， 从靠近表面的向边界层外传递出去， 如图 6-2 所示。 稳态条件下， 在粘性耗散和热传导之间存在一种平衡状态， 导致图 6-2 所示的 温度分布。此条件下的表面温度就等于绝热壁面温度 Taw 。