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1、 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识建建 筑筑 设设 备备武汉理工大学出版社武汉理工大学出版社（建筑工程类专业）（建筑工程类专业）1 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识2 传热学的基本知识传热学的基本知识 我国幅员辽阔，南北气候差异很大，在北方一些寒冷地区，冬夏温差高达70余度，冬季室内外温差可达4050度。随着时代的发展和生活水平的不断提高，人们对环境的要求越来越高，房屋中将广泛采用各种先进的采暖和空调设备；随着建筑工业化程度的提高，建筑物中将广泛采用各种预制装配或现场浇注的新型围护结构。在这种情况下，为了学习有关建筑设备的专业内容，我们来了解一些传热

2、学方面的基本知识，显得非常必要。2 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识2.1 稳定传热的基本概念稳定传热的基本概念 2.1.1 温度与热量 1、温度 标志物体冷热程度的物理量，温度是物体内部所拥有能量的一种体现方式，温度越高，能量越大。其微观概念表示物体内部大量粒子热运动的剧烈程度，反映了物体内粒子热运动平均动能的大小。物体的温度常用温度计量测，温度计的种类很多，主要有玻璃管温度计、热电偶温度计、热电阻温度计等。温度的数值标尺，简称温标。国际单位制规定热力学温度温标，又称绝对温标，符号用T，单位是K（开尔文），中文代号为开。热力学温标规定纯水三相点温度（即水的汽、液、固三相

3、平衡共存时的温度）为基本定点，并指定为273.16K，每1K为水三相点温度的1/273.16。3 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 摄氏温标为实用温标，又称百分温标，是工程实际中常用的一种温标。它是把在标准大气压下纯水开始结冰的温度（冰点）定为零度，把纯水沸腾时的温度（沸点）定为100度，将0与100之间的尺面分为100等份，每一等份就是1度。符号用t表示，单位为摄氏度，代号为。摄氏温标的每1与热力学温标的每1K相同，两种温标的关系为：T=t+273.16 t+2734 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2、热量 分子或其它粒子热运动的结果，使物体内

4、部分子或其它粒子具有了动能，我们称之为热能，它和温度密切相关。物体吸收或放出热能的多少称为热量。两个冷热程度不同的物体放在一起，冷的物体会变热，热的物体会变冷，这是由于两物体进行了能量交换，热的物体放出了多少热量，冷的物体吸收了多少热量。热量是一个过程量，只有在物体通过热传递交换热能时才谈得上热量。5 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 在国际单位制中，热量的单位是焦尔（J），习惯常用的非法定计量单位以卡（cal）或千卡（kcal）表示，其换算关系为：1J=1 N m 1 W =1J/s 1cal=4.1868J，6 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识

5、2.1.2 传热的基本方式传热的基本方式 热量和温度是密切相关的，在物体与物体之间或物体各部位之间，凡是有温度差的地方，就会有热量转移现象发生，热量总是由高温物体传向低温物体，这种热的传递现象叫做传热。由于自然界和生产过程中，到处存在温度差，因此，传热是自然界和生产领域中非常普遍的现象，是自然界中的基本规律之一。7 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 热量的传递有三种基本方式：导热、热对流、热辐射。（1）导热 是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由点子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。导热是物质的属性。是热量传递的基本方式之一，这种传热方式的

6、明显特点是，在传热过程中没有物质的迁移。导热过程可以在固体、液体及气体中发生，但在引力场下，单纯的导热一般只发生在密实的固体中，因为在有温差时，液体和气体中难以维持单纯的导热。8 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （2）热对流 依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处的现象，称为热对流。它是传热的另一种基本方式。这是流体所特有的一种传热方式。工程上大量遇到的是流体流过一个固体壁面时发生的热量交换过程，叫做对流换热。如房间中暖气片加热空气的过程；高温烟气与对流管束的换热过程。单纯的对流换热过程是不存在的，在对流的同时总伴随着导热。9 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识

7、传热学基本知识 （3）热辐射 导热或对流都是以冷、热物体的直接接触来传递热量，热辐射则不同，它依靠物体表面向外发射热射线（能产生显著热效应的电磁波）传递热量。自然界中所有物体只要温度高于绝对零度，其表面都在不停地向四周发射辐射热，同时又不断地吸收其它物体投射来的辐射热。10 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.1.3 稳定传热的基本概念稳定传热的基本概念 由于热量传递的动力是温度差，所以在研究传热时，必须知道物体的温度分布。就某一物体或一空间来说，在一般情况下，其各点温度不仅因位置不同而不同，即使对某一固定点来说，也往往是随时间而变化的，这就是说温度是空间和时间的函数。

8、热量在物体中传递的情况是多样的，但总的来说，传热可分为稳定传热和不稳定传热两种。不稳定的温度场内发生的热量传递称为不稳定传热；稳定的温度场内发生的热量传递，称为稳定传热。11 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识2.2 稳定导热稳定导热 只有在密实的固体中才存在着单纯的导热现象，而一般的建筑材料内部或多或少地总有一些孔隙，在孔隙内除存在导热现象外，同时还有对流及辐射换热现象，但因对流及辐射换热所占比例很小，故在建筑热工计算中，对通过围护结构实体材料层的传热过程，均折合为导热过程来考虑。12 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.2.1 经过单层经过单层平

9、壁的稳定导热平壁的稳定导热 假定有一厚度为d的单层匀质平壁，其宽与高的尺寸比厚度大得多，平壁内、外表面的温度分别为i及e，均不随时间而变化，而且假定i e，（见图21）图图21单层平壁的导热单层平壁的导热13 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 显然，这是一个一向度的稳定导热问题。实践证明，此时通过壁体的热流量与壁面之间的温度差、传热面积和传热时间成正比，与壁体的厚度成反比，即：Q=()F 式中：Q总的导热量，单位是千焦尔（KJ）。从高温向低温方向为正，反之为负；决定材料性质的比例系数，称导热系 数，瓦/米.开尔文（W/m.k）；14 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知

10、识传热学基本知识 i平壁内表面的温度，；e平壁外表面的温度，；d 平壁的厚度，m；F 垂直于热流方向的平壁的表面积，m2；导热进行的时间，h。15 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 在今后讨论问题中更常用的是单位时间内通过单位面积的热流量，称为热流强度，用“q”表示，单位是瓦/米2（W/m2），即：q=（）也可改写成：q=16 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 式中R=，称为热阻，它的单位是米2开尔文/瓦（m2.k/w）。热阻是热流通过平壁时遇到的阻力，或者说是平壁抵抗热流通过的能力。在同样的温差条件下，热阻越大，通过材料层的热量越少。要想增加热阻，

11、可以加大平壁的厚度，或选用导热系数值小的材料。17 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 材料的导热系数，是说明在稳定导热条件下，材料导热特性的一个指标。它在数值上等于：当材料层单位厚度内的温差为1时，在1小时内通过1平方米表面积的热量。不同状态的物质导热系数相差很大。气体的导热系数最小，其数值约在0.0060.6W/(mk)之间；18 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 液体的导热系数次之，约为0.070.7W/(mk)；金属的导热系数最大，约为2.2420 W/(mk)；非金属材料，如绝大多数建筑材料的导热系数介于0.33.5 W/(mk)之间。工程上

12、常把值小于0.3W/(mk)的材料作为保温材料，如矿棉、泡沫塑料、珍珠岩、蛭石等。19 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 应当指出：不同材料的导热系数相差很大，即使相同的材料，导热系数也可能不相同。对导热系数影响最大的因素是容重和湿度。一般来说，容重越大，导热系数也越大，但对某些容重较小的材料来说，当容重降低到一定程度后，如继续降低容重，导热系数不仅不再降低，反而会增大。这种材料存在着一个最佳容重的界限，即在该容重下，材料具有最小的值。常见的一些材料在常温下的导热系数参见表2.1。20 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识一些材料在常温下的导热系数 表2

13、.1导热系数材料类别W/(m.)导热系数材料类别W/(m.)金属银铜钢、生铁合金钢407-419349-39547-5817-35保温材料石 棉硅藻土珍珠岩矿渣棉泡沫塑料0.09-0.110.170.07-0.110.05-0.060.023-0.050液体、气体水空气0.590.023其它锅炉水垢烟 渣0.6-2.30.06-0.11建筑材料耐火砖红 砖混凝土松木（顺木纹）1.05-1.400.6-0.80.8-1.280.3521 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.2.2 经过多层平壁的稳定导热经过多层平壁的稳定导热 凡是有几层不同材组成的平壁都叫多层平壁，例如双

14、面粉刷的砖砌体。设有三层材料组成的多层平壁，各材料层之间紧密贴合，壁面很大，每层厚度各为d1、d2及d3，导热系数依次为1、2及3，且均为常数。壁的内、外表面温度为i、e（假定i e），不随时间而变。我们可用2及3来表示层间接触面的温度（见2-2图）。22 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 把整个平壁看作由三个单层壁组成，应用式（21）分别算出每一层的热流强度q1、q2及q3 即：q1=（）q2=（）q3=（）图图22 多层平壁的导热多层平壁的导热23 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 在稳定导热条件下，通过整个平壁的热流强度q与通过各层平壁的热流强

15、度应相等即：q=q1=q2=q3 联立上述四式，可解得：q=式中 分别为第一、二、三层的热阻。24 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.2.3 通过组合壁的稳定导热通过组合壁的稳定导热 前面所讨论的单层平壁、多层平壁中的每一层都是由单一材料组成的。在建筑工程中，维护结构内部个别材料层常出现由二种以上材料组成的组合材料层，叫组合壁。在这种组合壁内，热流强度是不均匀的，经由热阻小的部分导过的热量要多于经热阻大的部分导过的热量。实际上这是两向度的导热问题，若需精确计算，宜用电模拟实验或有限差分法计算。在建筑热工中仍可看作一向导热问题，采用近似计算法求其平均热阻。25 建建 筑

16、筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识2.3 对流换热对流换热 对流换热，是指流体与固体壁面之间的热量交换过程。由于对流换热与流体运动相联系，所以是一种极其复杂的现象。图图25对流换热对流换热 26 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.3.1 对流换热的特征及影响因素对流换热的特征及影响因素 观察对流换热过程，会发现由于摩擦力的作用，在紧贴固体壁面处有一平行固体壁面流动的流体薄层，叫做层流边界层，其垂直壁面方向的热量传递形式主要是导热，它的温度分布呈倾斜直线状；而在远离壁面的流体核心流体呈紊流状态，则因流体的剧烈运动而使温度分布比较均匀，呈一水平线；在层流边界层

17、与流体核心部分间为过渡区，温度可近似看作抛物线（见图25）。27 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 流体流动的起因有两种。一种是自然对流，即流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生的流动。另一种是受迫对流，即流体受外力，如泵、风机、水压头等作用产生的流动。一般来说，受迫对流的热交换速度较自然对流快的多。另外，流体层流和紊流两种流态中，紊流时流体的对流传递作用得到强化，换热较好，因此，流态也是计算对流换热时必须考虑的因素。28 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.3.2 对流换热的计算对流换热的计算 对流换热过程常用下式计算：qc=()式中：qc对

18、流换热强度，W/m2；对流换热系数，即当固体壁面与流体主体部分的温差为1时，单位时间通过单位面积的换热量，瓦/米2.开尔文（W/m2.k）；固体表面温度，；t 流体主体部分温度，。29 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识2.4 辐射换热辐射换热 2.4.1 辐射换热的本质和特点辐射换热的本质和特点 凡是温度高于绝对零度的物体，由于原子中的电子振动或激动的结果，就会从表面向外辐射出电磁波向空间传播。电磁波的波长可从万分之一微米（1微米=10-6米，以符号表示）到数公里。不同波长的电磁波落到物体上可产生各种不同的效应。人们根据这些不同的效应将电磁波分成许多波段，如图（26）所示

19、。30 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 图图26电磁波谱电磁波谱31 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 其中波长在0.8-600之间的电磁波称为红外线，照射物体能产生热效应。通常把波长在0.4-40范围内的电磁波（包括可见光和红外线的部分）称为热射线，因为它的热效应特别显著。热射线的传播过程叫做热辐射。热辐射的本质决定了辐射换热有如下特点：（1）在辐射换热过程中伴随着能量形式的两次转化，即物体的内能首先转化为电磁能发射出去，当此电磁能落在另一物体上而被吸收时，电磁能又转化为物体的内能。32 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （

20、2）电磁波可以在真空中传播，故辐射换热不需要有任何中间介质，也不需冷热物体直接接触。太阳辐射热穿越辽阔的真空向地面传送就是很好的例证。（3）一切物体，不论温度高低都在不停地对外辐射电磁波，因此，辐射换热是两物体互相辐射的结果。当两个物体温度不同时，高温物体辐射给低温物体的能量，大于低温物体辐射给高温物体的能量，因此，其结果是高温物体的能量传递给了低温物体。即使各物体温度相同，没有温差存在，辐射仍在不断进行，只是每一物体射出和吸收的能量是相等的，处于动态平衡状态。33 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.4.2 辐射能的吸收、反射和透射辐射能的吸收、反射和透射 物体对外来

21、热射线的反应遵循与可见光相同的规律。当能量为I0的射线投射到物体表面时，其中一部分Ir被反射，另一部分Ia被物体吸收，还有一部分I可能透过物体，如图27所示。图图2-7辐射热的吸收、反射与透射辐射热的吸收、反射与透射34 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 根据能量守恒定律，有：Ir+Ia+I=I0 若等式两端同除I0以则：Ir/I0+Ia/I0+I/I0=h+h+h 式中：h=Ir/I0、h=Ia/I0、h=I/I0，分别称为物体对辐射热的反射系数、吸收系数及透射系数。严格地说，物体对不同波长的外来辐射的吸收、反射及透射的性能是不同的。凡能将外来辐射全部反射的物体（h=1

22、）称为绝对白体（简称白体），能全部吸收的（h=1）称为绝对黑体（简称黑体），能全部透过的（h=1）则称为绝对透明体或透热体35 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.4.3 热辐射的基本规律热辐射的基本规律 物体对外放射辐射热能的能力用辐射本领来表示。单位时间内在单位面积上物体辐射的波长从0到范围的总能量，称作物体的全辐射本领，用E表示，单位是W/m2。其大小与物体表面的温度有关。对于绝对黑体（一种理想的热辐射表面），理论和实验证实，它的辐射力与表面热力学温度的4次方成比例，即斯帝芬玻尔茨曼定律：36 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识Eb=Cb(T/

23、100)4式中：Eb绝对黑体辐射力。W/m2 Cb绝对黑体辐射系数。Cb=5.67W/m2.K4 T热力温度K。一切实际物体的辐射力E都低于同温度下绝对黑体的辐射力。有：E=b Cb（T/100）4 W/m2式中：b为实际物体表面的发射率，也称黑度。其值处于01之间。37 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2.4.4 辐射换热的计算辐射换热的计算 辐射换热是互相辐射换热是互相“看得见看得见”两物体表面间相互辐两物体表面间相互辐射的结果。因此，辐射换热量的大小取决于两表面的温度，射的结果。因此，辐射换热量的大小取决于两表面的温度，发射和吸收辐射能力及相对位置。发射和吸收辐射

24、能力及相对位置。对于两灰表面对于两灰表面1和和2间的辐射换热可用下式计算：间的辐射换热可用下式计算：Q1-2=C12(T1/100)4-(T2/100)412F1 或或 Q2-1=C21(T2/100)4-(T1/100)421F2 Q1-2=Q2-138 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识式中：Q1-2表面1传给表面2的净辐射换热 量，W；Q2-1表面2传给表面1的净辐射换热 量，W；T1、T2分别为两表面的绝对温度，K；F1、F2分别为两表面的表面积，m2；C12或（C21）相当辐射系数，W/m2.K4；12表面1对表面2的平均角系数；21表面2对表面1的平均角系数。3

25、9 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 工程中遇到的实际问题，往往同时存在着辐射换热与对流换热，因此，若把辐射换热量的计算公式表达成与对流换热量计算式相似的形式，将会给计算带来方便，即表示成：q=式中：q单位时间内两单位表面间的辐射换热 量，W/m2；分别为表面1及2的温度，。表面1与表面2间的辐射换热系数，W/（）。40 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识2.5 稳定传热过程及传热的增强和削弱稳定传热过程及传热的增强和削弱 2.5.1 稳定传热的稳定传热的过程过程 在工程上经常遇到两流体间的换热。热量从壁一侧的流体通过壁传递给另一侧的流体，称为传热过程

26、。若传热不随时间变化，及各处温度及热量不随时间改变，传热过程处于稳定。即为稳定传热过程。图图28平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程41 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 设有一大平壁，面积为Fm2，两侧分别为温度tf1的热流体和tf2的冷流体，两侧换热系数分别为1和2，两侧壁面温度分别为tw1和tw2。壁材料的导热系数为，厚度为。如图28所示：又设平壁的长度和宽度远大于它的厚度，可认为热流方向与壁面垂直，若将该平壁在传热过程中的各处温度描绘在tx坐标图上，该传热过程的温度分布如图中的抛物线所示，整个传热过程分三个阶段：42 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学

27、基本知识 （1）吸热阶段：热量由热流体以对流换热传给平壁左侧，热流通量为q：q=1（-）（2）导热阶段：热量以导热方式通过平壁有：q=（）43 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （3）放热阶段：热量由平壁右侧以对流换热传给冷流体有：q=2（）在稳态情况下，以上三式的热流通量q相等，把它们改写为：=44 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 三式相加，消去未知数 和 ，整理后得：q=（）=K（）对Fm2的平壁，传热量为：Q=KF（tf1tf2）式中：K=45 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 K称为传热系数。它表明在单位时间，单位壁面

28、积上，冷热流体间每单位温度差可传递的热量，K的单位是W/m2.C可反映传热过程的强弱。按热阻形式改写式（232），得：q=式中：=46 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 可见传热过程的热阻等于热流体、冷流体的换热热阻之和，类似于串联电阻的计算方法，掌握这一点对于分析和计算传热过程十分方便。由传热热阻的组成不难看出，传热阻力的大小与流体的性质、流动情况、壁的材料以及厚度等因素有关，所以它的数值变化范围很大。例如：一砖厚（240mm）的房屋外墙的K值约为2W/m2.；而在蒸汽热水器中，K值可达5000W/m2.。47 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2

29、.5.2 传热的增强与削弱传热的增强与削弱 1、增强传热的方法 增强传热的积极措施是提高传热系数，而传热系数是由传热过程中各项热阻决定的。一般换热设备的传热面都是金属薄壁，平壁的导热热阻很小，常可略去，但在实际运行中，壁上可能会增加一层污垢，污垢厚度虽然不大，但其导热系数很小，故其热阻对传热将十分不利，因此，在采取增强传热措施的同时，必须清除污垢，以免抵消增强传热措施的效果。48 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识以下分类叙述一些可行的增强传热的方法：（1）扩展传热面 扩展传热壁换热系数小的一侧的面积，是增强传热中使用最广泛的一种方法，如肋壁、肋片管、波纹管、板翅式换热面等

30、，它使换热设备传热系数及单位体积的传热面积增加，能收到高效紧凑的效益。49 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （2）改变流动状况 增加流速、增强扰动、采用旋流及射流等都能起到增强传热的效果，但这些措施将引起流动阻力的增加。a.增加流速：增加流速可改变流态,提高紊流强度。b.流道中加插入物增强扰动：在管内或管外加进插入物，如金属丝、金属螺旋环、盘片、麻花铁、异形物，以及将传热面做成波纹状等措施都可以增强扰动、破坏流动边界层，增强传热。50 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 c.采用旋转流动装置：在流道进口装涡流发生器，使流体在一定压力下从切线方向进入管

31、内作剧烈的旋转运动。用涡旋流动以强化传热，其原理是使流体在弯管中流动，旋转产生二次环流。d.采用射流方式喷射传热表面：由于射流撞击壁面,能直接破坏边界层，故能强化换热，是近代强化传热的新技术之一。51 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （3）使用添加剂改变流体物性 流体热物性中的导热系数和容积比热对换热系数的影响较大。在流体内加入一些添加剂可以改变流体的某些物理性能，达到强化传热的效果。添加剂可以是固体或液体，它与换热的主流体组成气固、液固、气液以及液液混合流动系统。a.气流中添加少量固体颗粒，如石墨、黄砂、铅粉、玻璃球等形成气固悬浮系统。b.在蒸汽或气体中喷入液滴。在凝

32、结换热的增强技术中，在蒸汽中加入珠状凝结促进剂，如油酸、硬脂酸等可增强传热。52 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （4）改变表面状况 a.增加粗糙度：增加壁面粗糙度不仅对管内受迫流动换热、外掠平板流动换热等有利，也有利于沸腾换热和凝结换热。b.改变表面结构：采用烧结、机械加工或电火花加工等方法在表面形成一层很薄的多孔金属，可增强沸腾换热。在壁上切削出沟槽或螺纹也是改变表面结构，增强凝结换热的实用技术。c.表面涂层：在换热表面涂镀表面张力很小的材料，以造成珠状凝结。在辐射换热条件下，涂镀选择性涂层或发射率大的材料以增强辐射换热。53 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知

33、识传热学基本知识 （5）改变换热面的形状、大小 如用小直径管子代替大直径管子，用椭圆管代替圆管的措施，因换热系数与d-0.2（管内）和d-0.4-0.16（管外）成比例而收到提高换热系数的好处。在凝结换热中尽量采用水平管亦是一例。（6）改变能量传递方式 由于辐射换热与热力学温度4次方成比例,一种在流道中放置“对流辐射板”的增强传热方法正逐步得到重视。对流辐射板一般可用金属网，多孔陶瓷板或瓷环等做成。54 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （7）靠外力产生振荡，强化换热 这方面大体有三个措施：a.用机械或电的方法使传热面或流体产生振动；b.对流体施加声波或超声波，使流体交替

34、地受到压缩和膨胀，以增强脉动；c.外加静电场，对流体加高电压而形成一个非均匀的电场，静电场使传热面附近电介质流体的混合作用加强，强化了对流换热。55 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 2、削弱传热的方法 与增强传热相反，削弱传热则要求降低传热系数。削弱传热是为了减少热设备及其管道的热损失，节省能源及保温。主要方法可概括为两方面：（1）覆盖热绝缘材料 在冷热设备上包裹热绝缘材料是工程中最常用的措施，常用的材料有石棉、泡沫塑料、微孔硅酸钙、珍珠岩等。目前已经开发的新型热绝缘材料和技术，现叙述如下：56 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 a.泡沫绝缘材料：

35、多孔的泡沫热绝缘材料具有蜂窝状结构，它是由发泡气体形成的。如聚氨酯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，微孔硅酸钙等，它们的性能取决于密度、泡内气体种类、泡内气体性质及温度等。b.超细粉末热绝缘材料。是粒径d10m量级的超细粉末,材料有氧化镁、氧化铝、石英砂、玻璃、二氧化硅、碳黑等。c.真空热绝缘层：将换热设备的外壳做成真空夹层，夹层壁涂以反射率很高的涂层，这种情况下，夹层中仅有微弱的辐射及稀薄气体的导热。57 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识 （2）改变表面情况 a.改变表面的辐射特性：采用选择性涂层，既增强对投入辐射的吸收，又削弱本身对环境的辐射换热损失，这些涂层如氧化铜、镍黑等。b.附加抵制对流的元件：如太阳能平板集热器的玻璃盖板与吸热板间装蜂窝状结构的元件，抑制空气对流，同时也可减少集热器的对外辐射热损失。58 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识59 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识60 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识本 章 小 结61 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识复 习 思 考 题62 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识63 建建 筑筑 设设 备备2.传热学基本知识传热学基本知识64