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传热学基本过程

 
 
 

 
    制冷过程实质上是一个热量传递的过程,因此了解传热学的知识极为重要。制冷系统中的传热可分为两种类型:一种是力求增加传热的过程,如蒸发器、冷凝器等热交换器。在这些设备中增强传热过程可以缩小设备尺寸或提高它的效率;另一种是力求减弱传热过程,如冷库和管道的隔热层,减弱传热过程可减少冷量损耗,节约能源。
    1、热量传递的基本方式
    不同物体或物体不同部位之间产生热量传递,其原因是它们之间存在温差,所以温差是产生热流的动力。
    所有热传递的现象可以归纳为三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射。实际工程中的传热往往是综合作用,但其中某项是主要的。
   
    (1)对流换热   
    由于流体(液体和汽体)不同部分之间的相对位移,而把热量从一处传到另一处的现象称为热对流。由于热对流过程中,热量传递是依靠流体的迁移流动而进行的,所以只有液体和汽体才能产生热对流。热对流的流体与固体壁面之间的热量交换称为对流换热。
    对流换热可分为二种情况。即自然对流和强制对流换热。
    自然对流换热是由于流体温度不同,其重度亦不同,流体中热的部分因密度小而上升,冷的部分则因密度大而下降,由此自然地产生流体相对运动。冷库内空气和排管之间的热交换就属于这一种换热。
    强制对流换热是用机械方法使流体强迫流动,并与壁面之间产生换热。如冻结间中,风机使空气强迫流动,它们彼此之间的换热就属于强制对流换热。


传热学基本


    对流换热是由对流作用引起的热量转移和流体的移动结合在一起,因此,它是个复杂过程,与很多因素有
关,如流体种类及状态、运动状况,与流体接触的表面形状及表面光洁度等。用放热系数来表明这种流体和物
体表面之间的热交换强度,对流换热可表示为
    
(2)辐射换热
物体因备种原因会发出辐射能,并在空间以电碰波的方式传播。这种由于物质分子热运动的原因而发出的辐射能称为热辐射。物体除不断发出热幅射外,也从周围环境吸收来自其它物体的辐射能。这种以辐射方式进行的能量转移辐射换热。
显然,热辐射是不同于传导和对流的一种热量传递方式。热辐射可在真空中传播,而传导和对流仅在固体、流体、气体等物质内进行,若物体内部不存在温差则传导和对流换热就能进行。
在温度较低的情况下,由于热辐射很小,一般可忽略不计。但对于100℃或几百度的高温,则热幅射则不能忽视。制冷系统中出现的温度都比较低,因此与辐射有关的换热较小,只有在压缩机汽缸盖和高压汽体排出管上才有明显辐射热产生。
 
(3)热传导
    由于物体内部分子和原子的微观运动,使热量从高温部分转向低温部分,这种能量传递过程称为热传导。其特点是传热过程中物体各部分之间不发生宏观的位移。固体、液体和汽体都会发生导热现象,但单纯的导热只有在固体中才能发生。
    导热又分为平壁导热和圆管壁导热。
    通过一个平壁的导热,导热面积F越大,传递的热量越多,平壁两侧温度差△t越大,传递的热量越多。但平壁厚度越厚,则越不易传递热量。它们的之间的关系可表示为



传热学过程内容
   
2、传热温差
传热温差是指传热壁两侧的二种流体之间的温度差。它是传热过程的推动力。在制冷设备的换热过程中,间壁二侧的温度不是固定不变的,而是随流体的位置及换热的时间而变。如蒸发器中,冷流体(制冷剂)的温度保持不变,但热流体(空气)的温度在传热过程中逐步降低。又如冷凝器中,热流体(制冷剂)的温度保持不变,但冷流体(水或空气)的温度在传热的过程中逐步升高,冷热流体之间的相对流动方向不同,传热温差也不同。
冷、热流体间的相对流动方向,大致有以下几种:
1、顺流――冷热流体在两侧以相同方向流动;
2、逆流――冷热流体在两侧以相对方向流动;
3、错流――冷热流体在两侧彼此呈直角交叉方向流动;
4、折流――冷热流体在两侧以顺流或逆流交替方向流动;
顺流和逆流,冷热流体沿传热壁面的温度变化是不一样的。
顺流时,最高温度的热流体和最低温度的冷流体,在换热器入口端的传热面两侧相遇,此时两者温差最大,此后,热流体的温度逐渐下降,冷流体的温度逐步上升。在出口端以热流体的最低温度和冷流体的最高温度结束换热过程。这种传热方式,热流体的最低温度不可能降到冷流体的最高温度之下,传热效率较低。
    逆流时,热流体的最低温度和冷流体的最低温度相遇,这样流体的最终温度比顺流时低,传热效果也好。
    不管是顺流还是逆流,由于在整个传热过程中两种流体和温度都在变化。因此用对数平均温差来较真实地反映两者之间的温差。关于对数平均温差计算公式在后面换热器再讲。http://www.zgyqcp.cn 
 
 
 
 

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