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第二章基础知识 1、温度温度是衡量物体冷热程度的物理量。从分子运动论的观点, 温度表示大量分子热运动的强烈程度。在国际单位制中其单位为开尔文( K),在工程制中常以摄氏温度( ℃)表示。两者在温标上刻度的间距相同, 只是起点不同,摄氏 0℃为开氏 273K 。 2、热量?热量是一种具有热传递性的能量,也称热能。 3、温度和热量的关系物体温度的高低和热的多少并不是一回事,温度只表示物体的冷热程度,而物体吸收或放出热的多少叫做热量。物体吸收热量,它的温度就要升高。物体之间只要有温差存在就能发生热量的传递。通常以卡( cal )作为单位,把 1g 水的温度升高或降低 1℃时,水所吸收或放出的热量叫做 1 cal 。同样质量的不同物质,当它们升高相同温度时所吸收的热量并不相同,物质的这种性质常用比热容来表明,所谓比热?容就是 1个单位质量的某物质,当温度升高 1℃时所吸收的热量。常见物质中水的比热容最大,是 × 10 3 J/( kg ℃),换句话说水在升温或降温时所吸收和放出的热量最多(同时水的汽化热也较大), 因此生产中广泛采用水作为冷却剂。 4、热量传递的几种方式热量总是由高温物体向低温物体传递,直到冷、热物体的温度相同没有温差,放热和吸热均停止。热量由高温物体向低温物体转移的过程称为热量的传递过程。热量传递时一种复杂的过程,为了便于研究,一般将热传递分为热传导、热对流和热辐射三种基本方式。实际生产中的传热问题,不是这三种传热方式的某一种方式为主。在锅炉中,高温的烟道气将热量传给水的过程,就包括气体的辐射与对流、锅炉壁的热传导及水的对流传热。 5、传导?传导又称导热,它是由于物体内部温度较高的分子或自由电子,因震动或碰撞将热能以动能的形式传给相邻温度较低的分子而产生的,其特点是物体内的分子没有宏观的相对位移,各种物质传热的能力并不相同, 表示物质的传热能力叫做物质的导热性或导热能力。可以用热导率来表示,假设某物厚度是 1m ,两壁面温度相差 1℃,那么在 1h 内这个物质 1㎡表面积所能传递的热量千卡值就称为该物质的热导率。 6、对流换热?流体中温度不同的各部分之间,由于流体质点之间产生宏观相对位移而引起的热量传递现象,成为对流换热。在对流传热中,同样有流体质点之间的热传导, 但起主导作用的还在于流体质点之间的位置变化。?按照对流传热过程的特点又可分为自然对流和强制对流两种。自然对流时,由于冷热质的密度不同引起热交换;而强制对流时,则是在外部作用力下,由于冷热质运动而产生的传热。例如,在一容器内加热油品就是自然对流,如果在加热过程中,还同时搅拌油品, 那就变成了强制对流。 7、对流换热系数?对流换热系数表示温差 1℃时,每 1㎡面积上单位时间的对流换热量,它表示对流换热过程的强烈程度。程度越强烈,在相同温差、相同面积下,对流换热量就越大。 8、影响对流换热的因素?对流换热是一个复杂的能量交换过程,所以影响对流换热程度强弱的因素很多,主要有以下几个。?(1)流体流动状态。由于流体各部分温度不同引起的自由运动称为自然对流;依靠外力推动流体流动的运动称为强制对流。强制对流比自然对流的流体换热系数大;处于紊流状态的流体比处于层流状态的流体换热系数大。?(2)流体有无相变发生。液体汽化或气体凝结时的对流换热系数要比无相时大的多。如水在沸腾过程中, 由于气泡不断在壁面产生、扩大、脱离,冷流体不断地冲向壁面,使流体剧烈扰动,换热强度大幅度提高。?(3)流体的物理性质。流体种类不同、物性不同, 对流换热系数也有较大差别。一般热导率大的流体, 其对流换热系数也大;比热容和密度大的流体,其对流换热系数大;流体的黏度大时,其对流换热系数较小。?(4)流体相对受热面管子的流动方向。流体横向冲刷管子比纵向冲刷管子时对流换热系数大。?(5)受热面的机构特性。受热面管径、节距、排列方式对换热系数都有影响。管径小、节距小、对流换热系数大;管子采用叉排比顺排的对流换热系数大。 9、热辐射?热量以电磁波形式传递的现象,称为热辐射。各种物体,无论是流体还是固体,都可以将热能以电磁波的形式辐射出去,也能吸收其他物体辐射过来的电磁波并将其转变为热能;物体的温度越高,辐射出的能量也就越大。温度相同但物体的性质和表面情况不同时, 辐射能力也不相同。?辐射传热不需要任何介质做媒介,这是辐射与传导、对流的根本区别。 10 、物体传热量的决定因素物体传热量的多少是由冷热流体的传热平均温差、传热面积和物体的传热系数三方面的因素决定的。 11 、强化传热的途径?所谓的强化传热,就是设法提高传热效率。从传热速率方程式 q=KA △t中可以看出,提高 K、A、△t中任一项都可以强化传热,即增大传热面积、提高传热的温度差和提高出传热系数。 12 、传热系数?传热系数 K表示一种流