一(yī)、傳热(rè)的三(sān)種(zhǒng)形式
1、傳热(rè)，也称热(rè)傳遞，是(shì)物(wù)理(lǐ)學(xué)上(shàng)的一(yī)个(gè)物(wù)理(lǐ)現(xiàn)象(xiàng)，是(shì)热(rè)能(néng)從高(gāo)温(wēn)向(xiàng)低(dī)温(wēn)部(bù)分(fēn)轉(zhuǎn)移的过程，只(zhī)要(yào)一(yī)个(gè)介質(zhì)內(nèi)或(huò)者(zhě)两(liǎng)个(gè)介質(zhì)之(zhī)間(jiān)存在(zài)温(wēn)度(dù)梯(tī)度(dù)，傳热(rè)就(jiù)会發(fà)生(shēng)。傳热(rè)有(yǒu)三(sān)種(zhǒng)方(fāng)式：热(rè)傳導、热(rè)对(duì)流、热(rè)輻射。
計(jì)算热(rè)傳導的速率方(fāng)程就(jiù)是(shì)大(dà)家(jiā)熟悉的傅立葉(yè)定(dìng)律：
qx（W/m^2)是(shì)與(yǔ)傳輸方(fāng)向(xiàng)相垂直(zhí)的單位(wèi)面(miàn)積上(shàng)的热(rè)流速率。它(tā)與(yǔ)在(zài)該方(fāng)向(xiàng)上(shàng)的温(wēn)度(dù)梯(tī)度(dù)成(chéng)正(zhèng)比，其(qí)中(zhōng)的比例系(xì)數 k 就(jiù)是(shì)介質(zhì)的热(rè)導率，是(shì)物(wù)質(zhì)最(zuì)基本(běn)的物(wù)理(lǐ)性(xìng)質(zhì)之(zhī)一(yī)。
2、热(rè)对(duì)流
对(duì)流是(shì)指由(yóu)于(yú)流體(tǐ)的宏觀運動(dòng)而(ér)引起(qǐ)的流體(tǐ)各(gè)部(bù)分(fēn)之(zhī)間(jiān)發(fà)生(shēng)相对(duì)位(wèi)移，不(bù)同(tóng)的温(wēn)度(dù)下的換热(rè)表(biǎo)面(miàn)和(hé)流體(tǐ)之(zhī)間(jiān)的热(rè)量(liàng)傳遞过程。
对(duì)流可(kě)分(fēn)为(wèi)强迫对(duì)流和(hé)自(zì)然对(duì)流。强迫对(duì)流，是(shì)由(yóu)于(yú)外界作(zuò)用(yòng)推動(dòng)下产生(shēng)的流體(tǐ)循环(huán)流動(dòng)，攪拌器。自(zì)然对(duì)流是(shì)由(yóu)于(yú)温(wēn)度(dù)不(bù)同(tóng)密度(dù)梯(tī)度(dù)變(biàn)化(huà)，重(zhòng)力作(zuò)用(yòng)引起(qǐ)低(dī)温(wēn)高(gāo)密度(dù)流體(tǐ)自(zì)上(shàng)而(ér)下流動(dòng)，高(gāo)温(wēn)密度(dù)流體(tǐ)自(zì)下而(ér)上(shàng)流動(dòng)，如(rú)蒸發(fà)和(hé)冷(lěng)凝。
对(duì)流热(rè)流密度(dù)計(jì)算公(gōng)式，又称牛顿(dùn)冷(lěng)卻公(gōng)式：
其(qí)中(zhōng)q''是(shì)热(rè)流密度(dù)（W/m^2)，Ts是(shì)固體(tǐ)壁(bì)面(miàn)温(wēn)度(dù)，
是(shì)壁(bì)面(miàn)接觸流體(tǐ)的温(wēn)度(dù)。
h为(wèi)对(duì)流換热(rè)系(xì)數 [ W/m^2*K ]。
h與(yǔ)邊(biān)界层(céng)中(zhōng)的条(tiáo)件(jiàn)有(yǒu)關(guān)，邊(biān)界层(céng)又取(qǔ)決于(yú)表(biǎo)面(miàn)的幾(jǐ)何形狀、流體(tǐ)的運動(dòng)特(tè)性(xìng)及(jí)流體(tǐ)的衆多(duō)热(rè)力學(xué)性(xìng)質(zhì)和(hé)輸運性(xìng)質(zhì)。
1）牛顿(dùn)冷(lěng)卻定(dìng)律：
式中(zhōng)：Q’,Q──对(duì)流給(gěi)热(rè)速率，W； α’,α──对(duì)流給(gěi)热(rè)系(xì)數，W/(m2.℃)； Tw tw──壁(bì)温(wēn)，℃； T,t──流體(tǐ)主(zhǔ)體(tǐ)温(wēn)度(dù)，℃； A──对(duì)流給(gěi)热(rè)面(miàn)積，m2。 不(bù)同(tóng)的温(wēn)度(dù)下的換热(rè)表(biǎo)面(miàn)和(hé)流體(tǐ)之(zhī)間(jiān)的热(rè)量(liàng)傳遞称为(wèi)对(duì)流。其(qí)機(jī)理(lǐ)實(shí)際上(shàng)是(shì)一(yī)種(zhǒng)分(fēn)子擴散(sàn)和(hé)規模運動(dòng)組合。
在(zài)表(biǎo)面(miàn)附近(jìn)流體(tǐ)流速低(dī)，擴散(sàn) （分(fēn)子随機(jī)運動(dòng)）占主(zhǔ)導。但離開(kāi)表(biǎo)面(miàn)，分(fēn)子規模運動(dòng)的影響增加。对(duì)流傳热(rè)有(yǒu)强制对(duì)流和(hé)自(zì)然对(duì)流两(liǎng)種(zhǒng)方(fāng)式。强制对(duì)流出(chū)現(xiàn)在(zài)流體(tǐ)的流動(dòng)由(yóu)外部(bù)力量(liàng)驅動(dòng)，如(rú)泵或(huò)攪拌器。相反(fǎn)自(zì)然对(duì)流是(shì)由(yóu)于(yú)流體(tǐ)中(zhōng)温(wēn)度(dù)的變(biàn)化(huà)導致(zhì)密度(dù)的不(bù)同(tóng)而(ér)产生(shēng)的浮力引起(qǐ)。
由(yóu)于(yú)物(wù)體(tǐ)的相變(biàn)，如(rú)蒸發(fà)或(huò)冷(lěng)凝而(ér)引起(qǐ)的热(rè)量(liàng)傳遞也歸为(wèi)对(duì)流傳热(rè)模式。
3、热(rè)輻射
热(rè)輻射，是(shì)一(yī)種(zhǒng)物(wù)體(tǐ)用(yòng)電(diàn)磁輻射的形式把热(rè)能(néng)向(xiàng)外散(sàn)發(fà)的傳热(rè)方(fāng)式。它(tā)不(bù)依賴任何外界条(tiáo)件(jiàn)而(ér)進(jìn)行，是(shì)在(zài)真(zhēn)空(kōng)中(zhōng)最(zuì)为(wèi)有(yǒu)效的傳热(rè)方(fāng)式。
不(bù)管(guǎn)物(wù)質(zhì)處(chù)在(zài)何種(zhǒng)狀态（固态、气(qì)态、液态或(huò)者(zhě)玻璃态），只(zhī)要(yào)物(wù)質(zhì)有(yǒu)温(wēn)度(dù)（所(suǒ)有(yǒu)物(wù)質(zhì)都有(yǒu)温(wēn)度(dù)），就(jiù)会以(yǐ)電(diàn)磁波(bō)（也就(jiù)是(shì)，光(guāng)子）的形式向(xiàng)外輻射能(néng)量(liàng)。这種(zhǒng)能(néng)量(liàng)的發(fà)射是(shì)由(yóu)于(yú)組成(chéng)物(wù)質(zhì)的原子或(huò)分(fēn)子中(zhōng)電(diàn)子排列位(wèi)置的改變(biàn)所(suǒ)造成(chéng)的。
實(shí)際傳热(rè)过程一(yī)般都不(bù)是(shì)單一(yī)的傳热(rè)方(fāng)式，如(rú)煮開(kāi)水(shuǐ)过程中(zhōng)，火(huǒ)焰对(duì)爐壁(bì)的傳热(rè)，就(jiù)是(shì)輻射、对(duì)流和(hé)傳導的綜合，而(ér)不(bù)同(tóng)的傳热(rè)方(fāng)式則遵循不(bù)同(tóng)的傳热(rè)規律。为(wèi)了分(fēn)析方(fāng)便，人(rén)们(men)在(zài)傳热(rè)研究中(zhōng)把三(sān)種(zhǒng)傳热(rè)方(fāng)式分(fēn)解(jiě)開(kāi)来(lái)，然後(hòu)再加以(yǐ)綜合。
二(èr)、總(zǒng)的傳热(rè)系(xì)數 (U)
傳热(rè)系(xì)數單位(wèi)是(shì)[W/m² K]。
總(zǒng)的傳热(rè)系(xì)數一(yī)般要(yào)考慮被(bèi)換热(rè)面(miàn)隔開(kāi)了的两(liǎng)種(zhǒng)流體(tǐ)之(zhī)間(jiān)的導热(rè)和(hé)对(duì)流，還(huán)需要(yào)考慮換热(rè)过程的結垢程度(dù)，在(zài)換热(rè)表(biǎo)面(miàn)水(shuǐ)膜和(hé)污垢的積聚将大(dà)大(dà)降低(dī)傳热(rè)效果(guǒ)。
各(gè)个(gè)傳热(rè)系(xì)數的大(dà)小取(qǔ)決于(yú)換热(rè)过程的特(tè)点、流體(tǐ)的物(wù)理(lǐ)性(xìng)質(zhì)、流率和(hé)換热(rè)表(biǎo)面(miàn)的物(wù)理(lǐ)布(bù)置等因(yīn)素。
三(sān)、蒸汽是(shì)如(rú)何加热(rè)的？
1、通(tòng)过冷(lěng)凝傳热(rè)：蒸汽中(zhōng)的潛热(rè)在(zài)冷(lěng)凝时(shí)釋放(fàng)出(chū)来(lái)，通(tòng)过換热(rè)器傳遞到(dào)被(bèi)加热(rè)的产品。
2、通(tòng)过对(duì)流傳热(rè)（热(rè)水(shuǐ)或(huò)热(rè)油(yóu)）
热(rè)水(shuǐ)或(huò)热(rè)油(yóu)等热(rè)媒介質(zhì)是(shì)通(tòng)过对(duì)流傳热(rè)的，沒(méi)有(yǒu)相變(biàn)，热(rè)煤(méi)通(tòng)过降低(dī)自(zì)身(shēn)温(wēn)度(dù)，以(yǐ)强制对(duì)流的方(fāng)式傳遞热(rè)量(liàng)給(gěi)被(bèi)加热(rè)的产品。
四(sì)、傳热(rè)的热(rè)阻
在(zài)傳热(rè)过程中(zhōng)金(jīn)属牆(qiáng)不(bù)是(shì)唯一(yī)的热(rè)阻。在(zài)蒸汽側可(kě)能(néng)有(yǒu)一(yī)层(céng)空(kōng)气(qì)膜、冷(lěng)凝水(shuǐ)膜和(hé)污垢层(céng)。在(zài)产品側可(kě)能(néng)有(yǒu)粘在(zài)換热(rè)面(miàn)上(shàng)的产品层(céng)或(huò)污垢层(céng)以(yǐ)及(jí)遲滞不(bù)流動(dòng)的产品层(céng)。
所(suǒ)以(yǐ)对(duì)产品進(jìn)行攪動(dòng)，或(huò)經(jīng)常清(qīng)洗設備，提高(gāo)鍋(guō)爐水(shuǐ)質(zhì)，分(fēn)離出(chū)蒸汽中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)，都可(kě)以(yǐ)提高(gāo)傳热(rè)率。
小總(zǒng)結：冷(lěng)凝水(shuǐ)膜的热(rè)阻是(shì)不(bù)鏽鋼(gāng)換热(rè)面(miàn)的100~150倍，是(shì)铜(tóng)的500~600倍。
空(kōng)气(qì)的傳热(rè)热(rè)阻是(shì)鋼(gāng)的1500~3000倍，是(shì)铜(tóng)的8000~16000倍，这表(biǎo)示0.025 mm厚的空(kōng)气(qì)层(céng)相當于(yú)400 mm厚铜(tóng)壁(bì)产生(shēng)的热(rè)阻。
热(rè)阻越大(dà)，温(wēn)度(dù)梯(tī)度(dù)越大(dà)，这表(biǎo)示为(wèi)了达(dá)到(dào)同(tóng)樣(yàng)的产品温(wēn)度(dù)，需要(yào)更(gèng)高(gāo)的蒸汽壓力。如(rú)下图(tú)：
在(zài)制程和(hé)空(kōng)間(jiān)加热(rè)應(yìng)用(yòng)中(zhōng)，所(suǒ)有(yǒu)的蒸汽加热(rè)設備換热(rè)器表(biǎo)面(miàn)，空(kōng)气(qì)膜和(hé)冷(lěng)凝水(shuǐ)膜是(shì)普遍(biàn)存在(zài)的，为(wèi)了得到(dào)最(zuì)佳的产品質(zhì)量(liàng)，为(wèi)了节(jié)能(néng)，則及(jí)时(shí)排除冷(lěng)凝水(shuǐ)和(hé)空(kōng)气(qì)，是(shì)非(fēi)常有(yǒu)效的辦(bàn)法(fǎ)，可(kě)以(yǐ)大(dà)大(dà)热(rè)高(gāo)热(rè)效率。
