第三章传热传质问题的分析与计算

第三章 传 热1、传热基本方式有几种，各有什么特点？答：根据传质机理的不同，可将热量传递方式分为三种。

(1) 热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导，又称导热。

特点：没有物质的宏观位移(2) 对流传热流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。

自然对流:流体中各处的温度不同引起的密度差别，导致轻者上浮，重者下沉，流体质点产生相对位移强制对流：因泵或搅拌等外力所致的质点强制运动(3) 热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。

热辐射不仅有能量的传递，而且还有能量形式的转移，不需要任何物质作媒介。

2、圆筒壁与平壁导热速率计算式有什么区别？答： 平壁热传导的导热速率公式：圆筒壁的导热速率公式：3、简述对流传热机理。

答：对流传热是指流动流体与固体壁面的热量传递过程，故对流传热与流体的流动状况密切相关。

对流传热包括强制对流（层流和湍流）、自然对流、蒸汽冷凝和液体沸腾等形式的传热过程。

它们的机理各不相同。

对强制湍流的情况分析如下。

当湍流的流体流经固体壁面时，将形成湍流边界层，边界层由邻近壁面处的层流内层、离开S b t t Rt Q λ21-=∆==热阻推动力12211221ln 1)(2ln )(2r r t t L r r t t L Q λπλπ-⋅=-⋅⋅=壁面一定距离处的缓冲层和湍流核心三部分组成。

假定壁面温度高于流体温度，热流便由壁面流向流体中。

在层流内层中，由于在传热方向上并不发生流体质点的移动和混合，因此其传热方式是热传导。

因流体的导热系数较小，虽然该层很薄，但热阻很大，故通过该层的温度差较大。

在缓冲层内，热对流和热传导均起作用，该层内温度发生缓慢的变化。

在湍流主体中，由于流体质点在传热方向上移动和混合，传热主要是热对流方式。

在湍流主体中温度较为均匀，热阻很小。

4、牛顿冷却定律形式，使用中应注意的问题。

答：为工程计算的需要，采用平均对流传热系数来表达整个换热器的对流传热速率， 牛顿冷却定律是一种推论，假设Q ∝∆t 。

第一章绪论1、答：分为三类。

动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）；热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）；质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。

1) 间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。

2) 直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。

3) 蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。

4) 热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。

3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。

1) 逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。

2) 叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。

3) 混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。

4) 顺流和逆流分析比较：在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流，但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得此处的壁温较高，为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。

热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码：02410040学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业：建筑环境与能源应用工程教材：热质交换原理与设备，连之伟，北京：中国建筑工业出版社，第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义，同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。

它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上，将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出，经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。

此课程兼顾理论知识和设备知识，培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识，掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法，为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。

（二）课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础，包括传质的基本概念，扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。

课程目标2：理解传热传质的分析和计算知识，包括动量、热量和质量的传递类比，对流传质的准则关联式，热量和质量同时进行时的热质传递；学会运用所学知识分析实际问题。

课程目标3：熟悉空气热质处理方法，包括空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素，吸附和吸收处理空气的原理与方法，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法；学会理论联系实际，分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。

课程目标4：掌握热质交换设备的热工计算方法，包括间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。

第三章传热传质问题的分析与计算第三章：传热传质问题的分析与计算在工程领域中，传热传质问题是一个非常重要的研究方向。

它涉及到热量和物质的传递，对于工业过程的高效运行和优化具有至关重要的影响。

在本章中，我们将探讨传热传质问题的分析与计算方法，以及如何应用这些方法解决实际工程问题。

首先，我们需要了解传热传质的基本概念。

传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

常见的传热方式有三种：传导、对流和辐射。

传导是指热量通过物质内部的分子和原子之间的碰撞传递。

对流是指热量通过流体的运动传递。

辐射是指热量通过电磁辐射传递，例如太阳辐射。

类似地，传质是指物质通过扩散或对流传递的过程。

扩散是指物质通过浓度梯度的差异进行传递。

对流是指物质通过流体的运动进行传递，例如空气中的氧气通过呼吸进入人体。

在传热传质问题的计算中，我们需要考虑各种参数和变量，例如温度、密度、热传导系数、速度、浓度等。

这些参数可以通过实验测量或理论计算得到。

同时，我们需要根据问题的具体情况选择合适的方程和模型进行计算。

对于传热问题，我们经常使用热传导方程进行计算。

热传导方程描述了热量在固体中的传递过程。

它可以用来计算温度场的变化。

在计算中，我们需要确定边界条件和初始条件，并使用适当的数值方法求解方程。

在传质问题中，我们可以使用物质传质方程进行计算。

物质传质方程描述了物质的浓度分布随时间和空间的变化。

类似于热传导方程，我们需要确定边界条件和初始条件，并使用适当的数值方法求解方程。

除了这些基本方程，我们还可以使用其他模型和方法来解决复杂的传热传质问题。

例如，对于对流传热问题，我们可以使用雷诺平均Navier-Stokes方程来考虑流体的运动，并计算热量的传递。

对于多相流问题，我们可以使用数值方法来模拟各相的运动和相互作用。

在实际工程中，传热传质问题的分析和计算通常涉及到多个领域的知识。

除了传热传质的基本理论，我们还需要了解流体力学、材料科学、化学等相关领域的知识。

传热传质传动量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分:传热、传质和传动量是热力学和流体力学中重要的概念，它们在各种工程领域都具有广泛的应用。

传热是指热量在物体之间传递的过程，其中包括传导、对流和辐射等方式。

传质则是指物质内部和物质之间的组分传递的过程，如气体和液体中的物质扩散。

而传动量是传热和传质的综合概念，描述了在一定时间内传递的热量或物质的数量。

本文将深入探讨传热、传质和传动量的基本概念，介绍它们在工程领域的重要性和计算方法。

通过对这些概念的深入理解，我们可以更好地应用它们解决实际问题，提高工程效率和性能。

同时，本文还将展望未来在传热传质领域的发展趋势，为工程技术的进步提供参考和指导。

1.2 文章结构:本文将首先介绍传热、传质和传动量的基本概念，以便读者对后续内容有基本的了解。

随后，将深入探讨传热在工程领域中的重要性，以及传质对于工程过程的影响。

最后，将详细介绍传动量的计算方法，作为传热传质研究的核心内容。

通过对这三个方面的系统介绍和分析，希望读者能够全面了解传热、传质和传动量之间的关系，以及它们在工程领域中的应用和发展前景。

这将有助于读者更好地理解和应用传热传质的知识，为工程实践提供理论支持。

1.3 目的本文的主要目的是探讨传热、传质以及传动量在工程领域中的重要性和应用。

通过对传热、传质和传动量的基本概念以及计算方法进行介绍，读者能够了解这些概念在不同领域中的应用和作用。

同时，结合工程实践和未来发展展望，我们希望能够启发读者对传热传质传动量领域的更深入研究，为工程技术的发展和进步贡献力量。

通过本文的指导，读者将能够更好地理解和应用传热、传质和传动量的相关知识，从而为工程实践提供有益的参考和指导。

2.正文2.1 传热的基本概念传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。

在自然界和工程领域中，传热是普遍存在的现象，也是热力学研究的一个重要方面。

热量的传递方式可以通过三种基本方式实现：传导、对流和辐射。