能源与节能技术复习重点.doc

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1、1.2.7，不可坏缩和可坏缩流动如果任一流体质点在通过流场时密度保持相对恒定，即，则该流动为不可压缩流动.这并不要求各处的密度值均相等。如果流场中各处的密度值均相等，则很明显，流动是不可压缩的，但那是一种更加严格的情况。密度发生变化的不可压缩流动的例子有大气流动，，z为垂直方向的坐标，以及江河流入海洋时淡水与盐水相邻的分层流动。除液体流动之外，低速气体流动也被视为不可压缩流动，例如上文提到的大气流动。马赫数，以厄恩斯特·马赫的名字命名，定义为:V是气体流速，波的传播速度为c=如果.M<0.3,密度的最大变化为3%，此时流动可认为不可压缩的:对于标准状态下

2、的大气，这种情况对应的气体流速低于100m/s.如果:M>0.3。密度的变化将影响流动，则必须考虑流体压缩性带来的影响，这样的流动就是可压缩流动。不可压缩的气体流动包括大气流动、商用飞机着阶和起飞时的气体流动、供暖和空调系统中的气流、绕流汽车周围的流动、通过散热器的气流以及绕流建筑物的气体流动等等，不胜枚举‘可压缩流动包括高速飞行器周围的气体流动，通过喷气式发动机的气体流动，电站巾通过汽轮机的蒸汽流动，可缩机中的气体流动以及内燃机中空气和燃气混合物的流动1.3.3辐射换热对于导热和对流换热，其热量传递需要介质才得以进行，与此不同的是，热量也可以在完全真空

3、中传递，其传热机理是电磁辐射。我们将讨论限定在由温差导致的电磁辐射，即所谓的热辐射。热力学研究表明，对于理想的热辐射体或黑体，其辐射力正比于物体绝对温度的四次方及其表面积，因此有4e_}agA1(1-5)式中，为比例系数，称为斯忒藩一玻耳兹曼常数，其值为5.669*10-8W/(时劝。式(1-5)称为热辐射的斯忒藩一玻耳兹曼定律，该式仅适用于黑体。值得注意的是，该表达式仅适用于热辐射，其它类型的电磁辐射要比该式复杂得多式((1-5)只能用于确定单个黑体的辐射能。两个表面间的净辐射换热量与其绝对温度四次方的差成正比，即我们己经提到，黑体是按四次方定律辐射能

4、量的物体。因其黑色的表面我们称之为黑体，如覆盖炭黑的金属片，就近似具有这种辐射特性。其它类型的表面，如有光泽的漆面或抛光的金属板，并不具有黑体那样大的辐射力，然而，这些物体的辐射力仍大致与对成正比。为了考虑这些表面的“灰”特性，在式(1-5)引入另一个参数，称为发射率‘，发射率将这些“灰”表面的辐射与理想黑体的表面辐射联系起来。此外，我们必须考虑这样一个事实，并非一个表面发出的所有辐射都可以到达到另一个表面，因为电磁辐射是沿直线传播的，将有部分能量散失到周围环境中。因此，考虑到这两种情况，式(1-5)引入另外两个新的参数，则有(1-7)式中，F是发射率函

5、数，Fc是几何角系数。此时，值得提醒读者的是，式(1-7）中的这两个函数通常并不是相互独立的。1.3.4换热器的类型最简单的换热器是由两个不同直径的同心圆管组成，称为套管式换热器。套管换热器中的一种流体流经细管，另一种流体流经两管间的环形区域。套管换热器中包括两种不同类型的流动方式:一种为顺流，即冷、热流体从同一端进入换热器，并沿同一方向流动:另一种为逆流，即冷、热流体从相反的两端进入换热器，且沿相反方向流动.另一类换热器，被专门设计成单位体积内有很大的换热面积，称为紧凑式换热器。换热器的换热面积与其体积之比称为面积密度fiafl>700m}/m」的换热

6、器归为紧凑式换热器.例如汽车散热器(X1000m}/m').燃气轮机中的玻璃陶瓷换热器(x'6000m}/m')、斯特林机的回热器(户15,000)以及人的肺部("-0,000m}/m')紧凑式换热器能实现小容积内两种流体的高换热率，通常用于换热器重量和容积受到严格限制的场合。紧凑式换热器通过在分离两种流体的壁面上附加间隔紧密的薄板或波纹翅片来扩展其表面。紧凑式换热器通常用于气一气和气一液(或液一气)换热器，通过增加传热面积来抵消气侧低传热系数所带来的影响。例如，汽车散热器是水一气紧凑式换热器的典型例子，通常管子气侧表面装有翅片。工业应用中最常见的换热器

7、也许是管壳式换热器，如图1-9所示。管壳式换热器外壳里封装有大量的管束(有时为数百根)，其轴线与外壳轴线平行。当一种流体在管内流动，另一种流体在管外流动并穿过壳体时，就进行了热交换。壳内通常布置有挡板，用于使壳侧流体沿壳流动以强化传热，并保持均匀的管间距。虽然管壳式换热器应用广泛，但因其相对较大的尺寸和重量，因而并不适用于汽车和航空器领域。注意，管壳式换热器的管束两侧开口处的较大流动区域称为封头，它位于壳体两端，管侧流体流入、流出管子前后都在此汇集。管壳式换热器依据所含管程和壳程的数目可进一步分类。例如，换热器壳内的所有管束采用一个U型布置的称为单壳程双

8、管程换热器((1-2型换热器)。同样地，含有双壳程和四管程的换热器叫撇双壳程一四