安工大 熱值交換原理 第一章

1、 建設部于1997年成立了“面向21世紀高等教育教學內(nèi)容和課程體系的改革與實踐”課題組,本著加強基礎(chǔ),提高學生綜合能力的原則,對更名后的“建筑環(huán)境與設備工程”專業(yè)課程體系進行了改革，增加了三門專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)理論平臺課，熱質(zhì)交換原理與設備是其中之一。 該課程是由供暖工程、區(qū)域供熱、工業(yè)通風、空氣調(diào)節(jié)、空調(diào)用制冷技術(shù)、鍋爐與鍋爐房設備和燃氣燃燒等專業(yè)課程中所涉及到的流體間進行傳熱、傳熱機理和設備的內(nèi)容系統(tǒng)整合而形成的一門新課程，它以動量傳輸、熱量傳輸及質(zhì)量傳輸共同構(gòu)成的傳輸理論為基礎(chǔ)，重點研究發(fā)生在建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)中的熱質(zhì)交換原理與設備的熱工計算方法，為進一步學好專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。 課程內(nèi)容

2、體系結(jié)構(gòu)： 熱、質(zhì)交換過程是實際暖通空調(diào)工程中普遍存在的現(xiàn)象，該課程主要由建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)涉及的熱質(zhì)交換原理部分與設備部分組成。 原理部分在著重介紹熱質(zhì)交換過程描述的傳質(zhì)學及其與傳熱學的類比關(guān)系，介紹了相變過程熱質(zhì)交換原理及其應用和對空氣進行熱質(zhì)處理的方法。其中，相變熱質(zhì)交換主要是針對在冰蓄冷技術(shù)中有廣泛應用的固液相變換熱的有關(guān)知識，并對其在集中空調(diào)系統(tǒng)中的應用也做了一定的闡述。該課程的重點是對空氣進行熱質(zhì)處理的原理與常用方法的介紹。這部分不但對空氣與固體表面和空氣與水直接接觸時的熱質(zhì)交換原理進行了深入詳盡的闡述，而且對吸收、吸附法處理空氣的基本知識也做了必要的描述。 設備部分重點突出熱

3、質(zhì)交換原理在暖通空調(diào)有關(guān)設備中的應用，側(cè)重于掌握設備熱工計算基本方法。該部分按間壁式和混合式這兩種典型的熱質(zhì)交換設備分類方式展開。間壁式換熱器在對總傳熱系數(shù)充分分析的基礎(chǔ)上，介紹了這類換熱器熱工計算的常用計算方法，以最常用的表冷器為例進行了詳細的闡述，對空氣加熱器等其他間壁式換熱器也做了必要的介紹。對于混合式換熱器，在歸納了影響這類設備熱質(zhì)交換效果的主要因素后，對設備內(nèi)部發(fā)生的熱質(zhì)交換特點做了介紹，然后以噴淋室和冷卻塔的熱工計算為例進行了詳細的闡述，對噴射泵和其他混合式換熱器也做了較為詳細的介紹。在設備部分的最后，也介紹了熱質(zhì)交換設備的仿真及其性能評價和優(yōu)化設計。第一章第一章 緒緒 論論1.1

4、 熱質(zhì)交換現(xiàn)象熱質(zhì)交換現(xiàn)象 1.2 本課程在專業(yè)中的地位與作用本課程在專業(yè)中的地位與作用 1.3 本課程的主要研究內(nèi)容本課程的主要研究內(nèi)容和方法和方法 1.1.1 三種傳遞現(xiàn)象的聯(lián)系三種傳遞現(xiàn)象的聯(lián)系 當物系中存在速度、溫度和濃度的梯度時，則分別發(fā)生動量、熱量和質(zhì)量的傳遞現(xiàn)象。動量、熱量和質(zhì)量的傳遞，既可以是由分子的微觀運動引起的分子擴散，也可以是由旋渦混合造成的流體微團的宏觀運動引起的湍流傳遞。 牛頓粘性定律牛頓粘性定律v兩個作直線運動的流體層之間的切應力正比于垂直于運動方向的速度變化率，即dudy ()dudy v對于均質(zhì)不可壓縮流 體，上式可改寫為：傅立葉定律傅立葉定律 v在均勻的各向同

5、性材料內(nèi)的一維溫度場中，通過導熱方式傳遞的熱量通量密度為： dydtqv對于恒定熱容量的流體， 上式可改寫為： dytdadytdq)c()c(cppp斐克定律斐克定律 v在無總體流動或靜止的雙組分混合物中，若組分A的質(zhì)量分數(shù)C*A的分布為一維的，則通過分子擴散傳遞的組分A的質(zhì)量通量密度為： dydCDmAABA*v對于混合物密度為常數(shù)的情況，上式可改寫為： dydDmAABA湍流傳遞性質(zhì)湍流傳遞性質(zhì) ttdudy dytdqttdydDmAABtAtStteffdududydy dytddytdqefftS)(dydDdydDDmAABeffAABtABS)(總切應力總切應力:總熱通量密度總

6、熱通量密度:A的總質(zhì)量通量密度的總質(zhì)量通量密度:總總 結(jié)結(jié) 動量傳遞公式表明：動量通量密度正比于動量濃度的變化率。 能量傳遞公式表明：能量通量密度正比于能量濃度的變化率。 質(zhì)量傳遞公式表明：組分A的質(zhì)量通量密度正比于組分A的質(zhì)量濃度的變化率。dFDCdy 統(tǒng)一公式：統(tǒng)一公式：幾種典型的傳遞現(xiàn)象組織系統(tǒng)類比關(guān)系幾種典型的傳遞現(xiàn)象組織系統(tǒng)類比關(guān)系 1.1.2 本專業(yè)中的典型熱質(zhì)交換現(xiàn)象本專業(yè)中的典型熱質(zhì)交換現(xiàn)象冷凝器中的熱量傳遞過程 名 稱型 式傳 熱 機 理表冷器間壁式對流導熱對流噴淋室直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸發(fā)器（鍋爐）間壁式輻射導熱兩相傳熱蒸發(fā)器（制冷）間壁式對流導熱蒸發(fā)過熱器間壁式輻射+

7、對流導熱對流省煤器間壁式對流(輻射分額少)導熱對流空氣預熱器間壁式或蓄熱式對流導熱對流蒸汽噴射泵直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)冷凝器間壁式凝結(jié)導熱對流冷卻塔直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加熱器間壁式凝結(jié)導熱對流熱水加熱器間壁式對流導熱對流除氧器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)蒸汽加濕器直接接觸式接觸傳熱、傳質(zhì)散熱器間壁式對流導熱對流+輻射暖風機間壁式對流（或凝結(jié)）導熱對流熱質(zhì)交換設備型式與傳熱機理表 建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)常見的1.2 本課程在專業(yè)中的地位與作用本課程在專業(yè)中的地位與作用 專業(yè)知識分類：專業(yè)知識分類： 1、研究對象及目標：主要指被處理對象的物理要求、熱工性質(zhì)與人體的需求； 2、能源供給：主要指為創(chuàng)造和控制被處理對象的人工環(huán)境所需要的冷源與熱源； 3、輸配方式：主要指高效、經(jīng)濟地將所需要的能源送達被處理對象； 4、能源轉(zhuǎn)換設備：主要指利用能源轉(zhuǎn)換設備實現(xiàn)創(chuàng)造和控制被處理對象的人工環(huán)境的目標。 本課程是將傳熱學、流體力學、工程熱力學和供暖工程、區(qū)域供熱、工業(yè)通風、空氣調(diào)節(jié)、空調(diào)用制冷技術(shù)、鍋爐及鍋爐房設備及燃氣燃燒等課程中牽涉到流體熱質(zhì)交換原理及相應設備的內(nèi)容抽出，經(jīng)綜合整理、充實加工而形成的一門課程。 1.3 本課程的主要研究內(nèi)容及方法本課程的主要研究內(nèi)容及方法 熱