化工原理 辐射传热

第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。

2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。

热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。

3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。

这种传热方式称为热辐射。

4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）5、等温面温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。

等温面不相交。

二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。

BA 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B 在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。

CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。

CA 增大B 减小C 只在某范围变大D 沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时，已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之一，其黑度为_______。

AA 0.85B 0.03C 15、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度______耐火砖的黑度。

DA 大于B 等于C 不能确定是否大于D 小于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。

AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确： A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。

化工原理的传热应用1. 传热的基本原理•传热是指热量通过物质之间的能量传递方式。

在化工过程中，传热是一个非常重要的环节，它直接影响到化工产品的质量和效率。

•传热可以分为三种方式：传导、对流和辐射。

传导是指热量通过物质直接的分子或原子间的碰撞实现的；对流是指热量通过物质的流动实现的；辐射是指热量通过电磁波的传递实现的。

•理解传热的基本原理对于化工工程师来说至关重要。

只有掌握了传热的基本规律，才能合理设计传热设备，提高化工过程的效率和产量。

2. 传热在化工工程中的应用•传热在化工工程中有广泛的应用，下面将介绍一些常见的传热设备和应用场景。

2.1 蒸发器•蒸发器是一种利用传热原理将液体转化为气体的设备。

在化工过程中，蒸发器常常用于从溶液中分离出溶剂或浓缩溶液。

•蒸发器通过将液体加热，使其蒸发而得到气体。

在蒸发过程中，热量从加热源传递给液体，将液体中的热量转化为潜热，使液体蒸发。

2.2 冷凝器•冷凝器是一种利用传热原理将气体转化为液体的设备。

在化工过程中，冷凝器常常用于从气体中分离出可回收的液体。

•冷凝器通过将气体冷却，使其转化为液体。

在冷凝过程中，热量从气体传递给冷却介质，使气体中的热量转化为冷凝热，从而使气体转化为液体。

2.3 换热器•换热器是一种利用传热原理将热量从一个物质传递给另一个物质的设备。

在化工过程中，换热器常常用于控制和调节化工过程中的温度。

•换热器可以将热量从燃料或热源传递给冷却介质，实现热能的高效利用。

换热器的设计需要考虑物质的传热特性、传热面积和传热速度等因素。

2.4 管道传热•在化工过程中，管道是热量传递的重要通道。

通过设计合理的管道系统，可以将热量从一个地方传递到另一个地方。

•管道传热可以通过传导和对流来实现。

在化工工程中，常常通过在管道中加热或冷却流体来实现传热。

3. 传热应用的优化和改进•传热应用在化工工程中有着重要的地位，但是传热过程中常常存在一些问题，如传热效率低、传热介质的使用成本高等。

化工原理传热
传热是化工过程中重要的物理现象之一，它涉及能量的转移和分布。

传热可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。

传导是指热能在固体或液体中以分子间相互碰撞的方式传递。

在传导过程中，热量会从高温区域传递到低温区域，直到温度达到平衡。

对流是指热能通过流体的运动传递。

当物体表面受热时，周围的流体会被加热并膨胀，然后从热源处上升。

这导致了对流循环，使热量从热源传递到周围环境。

辐射是指热能以电磁波的形式传递，不需要介质来传递热量。

辐射可以通过空气、液体和固体传播，甚至可以在真空中传播。

辐射热传递取决于物体的温度和表面特性。

在化工过程中，传热是必不可少的。

传热的目的可以是控制温度以实现反应的理想条件，或者从一个系统中移除或向其输入热量。

为了实现有效的传热，可以采取以下措施：
1. 提高传热系数：通过增加传热表面积或提高传热介质的流速，可以增加传热系数，从而加快传热速度。

2. 减小传热阻力：通过改变传热介质的性质或减小传热介质的流通路径长度，可以减小传热阻力，提高传热效率。

3. 使用传热表面增强技术：如使用鳍片、流体分散剂或填料等
技术，可以增大传热表面积，从而提高传热效率。

4. 优化换热设备设计：通过合理设计换热设备的结构和组件，可以实现更高效的传热过程，并减少传热介质的能量损失。

化工过程中的传热是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。

通过合理选择传热方式和采取相应的措施，可以实现高效的能量传递和分布，从而提高化工过程的效率和质量。

化工原理传热
传热是化工工程中非常重要的一个环节。

它在诸多化工过程中起着至关重要的作用。

传热的目的是将热量从一个物体或介质传递到另一个物体或介质中，以实现热量的平衡。

常见的传热方式有传导、对流和辐射。

传导是指热量通过物质内部的分子碰撞传递。

当两个物体的接触表面存在温度差异时，热量会从高温区域向低温区域传导。

传导的速率取决于物质的导热性能、温度差和物质的厚度及表面积。

对流是指热量通过介质的流动传递。

当液体或气体流经固体表面时，会带走固体表面的热量，然后将其释放到其他地方。

对流的速率取决于介质的流速、流动性质、热交换表面积和温度差。

辐射是指发射和吸收电磁辐射传递热量。

所有物体都会辐射热能，其强度与物体的温度和表面特性有关。

辐射的速率取决于温度差、辐射表面的特性和表面积。

在化工过程中，传热通常与反应、分离和加热等操作密切相关。

通过合理设计和优化传热设备，可以提高化工过程的效率和产量。

例如，在化工反应过程中，提供适当的传热方式和设备，可以加快反应速率和提高产品质量。

在化工分离过程中，通过传热可以实现不同组分的分离和纯化。

在加热过程中，传热设备可以提供所需的加热功率和温度控制。

综上所述，传热在化工工程中起着重要的作用。

通过合理选择和设计传热设备，可以提高化工过程的效率和产量，同时实现能量的合理利用。

化工原理传热计算传热计算是化工原理中的重要内容之一，它主要用于分析和预测化工过程中的传热效果，以确定传热设备的尺寸和操作参数。

传热计算涉及热传导、对流传热和辐射传热三种传热方式，而传热计算的基本原理是热传递方程。

下面将详细介绍传热计算的基本原理和方法。

传热计算的基本原理是热传递方程，热传递方程是通过数学表达式来描述和计算物体之间的热量传递过程。

常用的热传递方程有热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程。

热传导方程是描述物质内部传热过程的方程，其基本形式为Fourier 定律：Q/t=-λA(∆T/∆x)其中，Q/t表示单位时间内传递的热量，λ表示物质的热导率，A表示传热面积，∆T/∆x表示温度梯度。

对流传热方程是描述物体表面传热过程的方程，其基本形式为牛顿冷却定律：Q/t=hA(∆T)其中，h表示传热系数，A表示传热面积，∆T表示温度差。

辐射传热方程是描述物体间通过辐射传热的方程，其基本形式为斯特藩-波尔兹曼定律：Q/t=εσA(T1^4-T2^4)其中，ε表示发射率，σ表示斯特藩-波尔兹曼常数，A表示传热面积，T1和T2表示物体的温度。

根据传热的具体情况和传热方式，可以选择适用的热传递方程来进行传热计算。

传热计算的方法主要有传热计算公式和传热计算软件两种。

传热计算公式是根据传热方程进行推导和计算得到的。

例如，通过对热传导方程进行变形和积分，可以得到传热器的传热速率和传热面积之间的关系，从而确定传热器的尺寸。

传热计算软件是通过计算机模拟和数值计算来进行传热计算的工具。

目前市场上有很多专业的传热计算软件，例如ASPEN、HEXTRAN和HTRI等。

这些软件可以根据传热方程和物性数据，通过建立模型和求解方程组，进行传热过程的预测和分析。

传热计算软件的优点是计算速度快、结果准确，并且可以进行复杂的传热计算，但需要一定的计算机技术和软件操作技能。

在进行传热计算时，需要明确传热参数和计算目标，并确定适用的传热方程和计算方法。

第七章 辐射传热与管式加热炉1.有一个炉丝温度为1120K ，功率1KW 的电炉。

若炉丝长0.3m ，直径10mm ，黑度0.95，试计算炉丝的辐射效率(炉丝辐射功率与电功率之比值)。

解：炉丝辐射功率：40T A Q σε==)(8.79811201067.53.001.095.048W =⨯⨯⨯⨯⨯⨯-π8.7982.有一0.3，303K 。

假定通过支承物冷却至1073K (T 4-4a T 4T ≈) 解：dH 0dt dt Q =分离变量，得：⎰⎰-=10731273400TA dT VC dt p tσερ ⎰⎰-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=107312734801067.5)211413(95.03.05001137800TdTdt t)]1273110731(31[1017.53313-⨯-⨯⨯-=t =5598(S)=1.55h 3.厚金属板上有一个如图所示的开口空腔。

若金属板具有均匀温度，且空腔壁面黑度为l ，试问空腔壁面所辐射的能量经开口处进入环境的分率是多少?解：2A 12ϕ4.，板的黑度21εε=＝0.81和板2之间的辐射换热量；板1的有效辐射；板1的反射辐射；对板1的投入辐射及板2的有效辐射。

解：⑴板1的本身辐射：()2448411110857912735271067580m W ...T ζεE o ⨯=+⨯⨯⨯==-板2的本身辐射：()2484222416367273271067580m W ...T ζεE o =+⨯⨯⨯==-⑵板的有效辐射： 由∑=+=nj ij j ef i oi i i ef E E E 1ϕρε得()()⎩⎨⎧++=++=22221122221221111111ϕϕρεϕϕρεef ef o ef ef ef o ef E E E E E E E E即()()⎪⎩⎪⎨⎧++⨯⨯⨯=++⨯⨯⨯=--148224812.027*******.58.02.027********.58.0ef ef ef ef E E E E))/(151772m W = )2415184m W =2m W 24822122227425580201518430010675m W .=...ερA Q E E o ef ⨯-⨯⨯=⋅-=- 投入辐射：ij j ef ti E E ϕ∑=222121111274255m W .E E E E ef ef ef t ==+=ϕϕ21222121219428m W E E E E ef ef ef t ==+=ϕϕ 反射辐射：ti i Ri E E ρ=板1：2115485127425520m W ...E ρt =⨯= 板2：222638851942820m W ..E ρt =⨯= ⑶两板间的辐射换热量，即净辐射量：()4482112113008001067511.E E q o o =-⨯⨯=-=--5.均保持解：板 得()⎩⎨⎧++=++=22221122221221111111ϕϕρεϕϕρεef ef o ef ef ef o ef E E E E E E E E即()()⎪⎩⎪⎨⎧++⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯=--)8.02.0(2.03731067.58.02.05731067.58.0214822481ef ef ef E E W E W 解方程组得：⎪⎩⎪⎨⎧==22214129095147m W .E mW .E ef ef由 ()i i ef oi iii A E E Q -=ρε 得 ()()())(9645.05.09.51475731067.52.08.0481101111W A E E Q ef =⨯⨯-⨯⨯=-=-ρε方法二：这种情况可看成一物包一物的情况，即将顶面看成其余几面所包的物体)(3.)11(1)(121112W A E E A Q O O =-+-= 6.板13ε＝0.05的证明：5.10201E E -=05.08.023εε达到热平衡时：3213q q =，即25.2025.2002030301E E E E -=-解得：)(21020103E E E +=5.4025.20)(2125.200201020101030113E E E E E E E q -=+-=-=12q /13q =5.10201E E -/5.400201E E -=27所以板l 和板2之间无遮热板的辐射换热量为有遮热板时的27倍。

化工原理实验传热实验报告实验目的：了解传热的基本原理，掌握传热实验的基本方法和操作技能。

实验仪器与材料： 1. 传热试验装置：包括加热器、冷却器、测温设备等。

2.测量工具：温度计、计时器、称量器等。

3. 实验样品：可以是固体、液体或气体。

实验原理：传热是物体之间由于温度差引起的热量传递现象。

传热可以通过三种方式进行：导热、对流和辐射。

1.导热：导热是通过物体内部的分子碰撞实现的热量传递方式。

热量从高温区域传递到低温区域，速度与温度差和材料导热系数有关。

2.对流：对流是通过流体的流动来实现的热量传递方式。

热量可以通过流体的对流传递到其他物体或流体中，速度与流体的流动速度、流体的性质以及流动的距离有关。

3.辐射：辐射是通过电磁波传递热量的方式。

热辐射不需要通过介质传递，可以在真空中传播。

热辐射的强度与物体的温度和表面特性有关。

实验步骤：步骤一：准备工作 1. 确定实验所需的传热试验装置和材料，并检查其是否完好。

2. 准备实验所需的测量工具和实验样品。

3. 对实验装置进行清洁和消毒，确保实验结果的准确性。

步骤二：导热实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。

2. 在加热器的一侧放置一个固体样品，并用温度计测量其初始温度。

3. 记录固体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。

4. 根据温度-时间曲线，计算固体样品的导热速率和导热系数。

步骤三：对流实验 1. 在传热试验装置中加入一定量的流体样品。

2. 将加热器加热到一定温度，并用温度计测量流体样品的初始温度。

3. 在冷却器的另一侧，用冷却水冷却流体样品，并用温度计测量冷却后的温度。

4. 记录流体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。

5. 根据温度-时间曲线，计算流体样品的对流传热速率。

步骤四：辐射实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。

2. 在加热器的一侧放置一个辐射源，并用温度计测量其初始温度。

3. 在辐射源的另一侧，放置一个辐射接收器，并用温度计测量接收器的初始温度。