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热工计算中常用的名词解释
热工计算中常用的名词解释
一、温度：
温度是用来表示物体冷热程度的物理量，它反映了物体内部大量粒子热运动的剧烈程度和粒子热运动平均动能的大小。
温度的数值标尺称为温标。
国际单位制规定热力学温标，称绝对温标，单位：开尔文（K），符号：T 中文代号： K
生产生活中常用的温标是摄氏温标，它是把标准大气压下的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，在0度与100度之间分出100个等份，每一份就是1度。单位：摄氏度，符号：t 代号：℃。
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
二、热量：
物体吸收和放出热能的多少称为热量。 符号：Q 单位：J/s （焦耳/秒）
传热的基本方式
1、 传导传热：导热即传导传热，它是依靠物体中微观粒子的热运动而传递热量的。
热 流：（q）单位时间内，通过单位面积传递的热量称为热流。 单位：W/m2。
传热量：（Q）单位时间内，通过总传热面积（F）传递的热量称为传热量。
则有：Q = qf (W)
导热系数：（λ）材料的导热系数是说明在稳定传热条件下材料导热性能的一个指标。它的数值等于当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1h内同过1m2表面积的热量。
几种气体的导热系数[W/（m.℃）]
|
温度（℃）
|
空气
|
氧气
|
二氧化碳
|
水蒸气
|
烟气
|
|
0
|
0.0244
|
0.0246
|
0.0147
|
0.0162
|
0.0228
|
|
50
|
0.0279
|
0.0291
|
0.0186
|
0.0198
|
0.0271
|
|
100
|
0.0321
|
0.0329
|
0.0228
|
0.0240
|
0.0313
|
|
200
|
0.0293
|
0.0406
|
0.0301
|
0.0330
|
0.0401
|
|
300
|
0.0460
|
0.0480
|
0.0390
|
0.0433
|
0.0484
|
|
400
|
0.0520
|
0.0550
|
0.0472
|
0.0550
|
0.0570
|
|
500
|
0.0574
|
0.0614
|
0.0548
|
0.0675
|
0.0656
|
|
600
|
0.0621
|
0.0674
|
0.0620
|
0.0820
|
0.0742
|
|
700
|
0.0665
|
0.0727
|
0.0686
|
0.0975
|
0.0827
|
|
800
|
0.0705
|
0.0775
|
0.0750
|
0.1150
|
0.0915
|
|
900
|
0.0740
|
0.0818
|
0.0809
|
0.1332
|
0.1000
|
|
1000
|
0.0770
|
0.0856
|
0.0860
|
0.1520
|
0.1090
|
|
1100
|
0.0802
|
0.0936
|
-
|
-
|
0.1170
|
|
1200
|
0.0843
|
0.0982
|
-
|
-
|
0.1260
|
注：烟气成份：CO2 - 13% H2O – 11% N2 – 76%
水的导热系数
|
温度（℃）
|
0
|
20
|
30
|
50
|
70
|
100
|
|
导热系数[W/(m.℃)]
|
0.558
|
0.596
|
0.643
|
0.647
|
0.663
|
0.681
|
几种有机液体的导热系数 [W/(m.℃)]
|
温度（℃）
|
乙醇
|
甲醇
|
丙酮
|
甲苯
|
苯
|
甘油
|
蓖麻油
|
重油
|
|
0
|
0.188
|
0.214
|
0.175
|
0.154
|
-
|
-
|
0.184
|
-
|
|
25
|
0.184
|
0.211
|
0.169
|
0.136
|
0.144
|
0.279
|
0.180
|
0.119
|
|
50
|
0.177
|
0.207
|
0.163
|
0.129
|
0.138
|
0.283
|
0.177
|
0.115
|
|
100
|
-
|
-
|
0.151
|
0.119
|
0.126
|
0.286
|
0.171
|
0.111
|
几种金属材料的导热系数[W/(m.℃)]
|
材料名称
|
0
（℃）
|
100（℃）
|
200（℃）
|
300（℃）
|
400（℃）
|
600（℃）
|
800（℃）
|
|
银
|
428
|
422
|
415
|
407
|
399
|
384
|
352
|
|
纯铜
|
401
|
393
|
389
|
384
|
379
|
366
|
|
|
黄铜（70 Cu 30 Zn）
|
106
|
131
|
143
|
145
|
148
|
|
|
|
青铜（89 Cu 11 Sn）
|
24
|
28.4
|
33.2
|
|
|
|
|
|
纯铝
|
236
|
240
|
238
|
234
|
228
|
215
|
|
|
纯铁
|
83.5
|
72.1
|
63.5
|
56.5
|
50.3
|
39.4
|
29.6
|
|
碳钢（C = 1%）
|
43.0
|
42.8
|
43.2
|
46.5
|
40.6
|
36.7
|
32.2
|
|
铬钢（Cr = 5%）
|
36.3
|
35.2
|
34.7
|
33.5
|
31.4
|
28.0
|
27.2
|
|
镍钢（Ni = 35%）
|
13.4
|
15.4
|
17.1
|
18.6
|
20.1
|
23.1
|
|
|
铅
|
35.5
|
34.3
|
32.8
|
31.5
|
|
|
|
2、 对流换热与对流传热：
在流体内部依靠流体质点的宏观位移把热量从高温处传向低温处的过程称为对流传热。
工程上遇到的实际传热问题都是流体与固体壁直接接触时的换热，传热学把流体与固体之间的换热称为对流换热。
对流换热的基本定律——牛顿冷却定律
对流换热的热流与流体和固体壁面的温度差成正比，既
q = α（tW - tf）
Q = α（tW - tf）F
式中 tW — 固体壁面的温度 ℃
tf —— 流体的温度 ℃
F— 对流换热面积 m2
α— 比例系数，称对流换热系数， W/（m2℃）
对流换热系数α是一个代表对流换热能力的参数，其数值等于单位时间内，流体和壁面间温度相差1 ℃时，每单位面积所传递的热量。
牛顿冷却定律也可以写成： Q = △t ÷ （1÷αF）
平均换热系数α的大致数值
|
对流换热系数
|
α[W/（m2℃）]
|
对流换热系数
|
α[W/（m2℃）]
|
|
空气自然对流
|
3 ~ 10
|
水沸腾
|
2500 ~ 25000
|
|
气体强制对流
|
20 ~ 100
|
高压水蒸汽强制对流
|
500 ~ 3500
|
|
水自然对流
|
200 ~ 1000
|
水蒸气冷凝
|
5000 ~ 150000
|
|
水强制对流
|
1000 ~ 15000
|
有机蒸汽凝结
|
500 ~ 2000
|
相似准数：
尤拉准数 Eu = p /ρω2 Eu准数代表静压头与速度头的比例。在流速变化很大而摩擦阻力损失较小的流动介质中，它起着决定性作用。
雷诺准数 Re =ρωl/μ = ωl/γ 雷诺准数是惯性力与粘性力的比值。
式中 l — 代表性尺寸，m （如原管的直径或平板的长或宽）
γ— 流体的运动黏度 m2/s
ρ— 流体密度 Kg/m3
ω— 流体流速 m/s
μ— 流体的动力黏度 Pa.s
普特郎准数 Pr = μCp/λ=γ/α 普特郎准数中只有流体的物性参数，所以又称为物性准数，它反映了流体物理性质的影响。
α— 导温系数 （α=λ/Cpρ）
3、 辐射传热：
黑体：能吸收全部热射线的物体（A = 1）成为绝对黑体，简称黑体。
谱郎克辐射定律：单位时间内从物体单位表面上向半球空间所辐射出去的总能量称为物体的全辐射能力，用“E”，单位为 W/ m2
斯蒂芬-波尔茨曼定律（四次方定律）
Eo = CO(T/100)4
CO — 黑体的辐射系数，数值为5.67[W/（m2.K4）]
在实际工程中，将辐射能力小于黑体的物体称为灰体。实际物体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力的比值称为该物体的黑度。
ε= E/EO
E =εEO = εCO（T/100）4= C（T/100）4
式中 ε— 回体的黑度，ε= 0 – 1
C — 灰体的辐射系数，[W/ m2.K4. ℃] C =εCO
常用工程材料的黑度ε
|
材料名称
|
温度（℃）
|
ε值
|
材料名称
|
温度（℃）
|
ε值
|
|
精密磨光的纯铜
|
80 – 115
|
0.018-0.023
|
高铝砖、镁砖
|
——
|
0.8
|
|
无光泽的黄铜
|
23 - 350
|
0.22
|
炭化硅板
|
1300 - 1400
|
0.9-0.94
|
|
磨光的钢件
|
770-1040
|
0.52-0.56
|
硅藻土粉
|
-
|
0.25
|
|
新轧制的钢
|
20
|
0.24
|
水泥板
|
1000
|
0.63
|
|
钢板表层氧化
|
20
|
0.82
|
水泥
|
-
|
0.54
|
|
表面氧化钢件
|
940-1100
|
0.80
|
水（＞0.1mm）
|
0-100
|
0.95-0.96
|
|
氧化后的铁
|
125-525
|
0.78-0.82
|
石膏
|
20
|
0.8-0.9
|
|
铸铁
|
500-1200
|
0.85-0.95
|
石棉水泥板
|
20
|
0.96
|
|
玻璃
|
22-90
|
0.94
|
石棉粉
|
-
|
0.4-0.6
|
|
红砖
|
20
|
0.93
|
煤
|
100-160
|
0.81-0.79
|
|
耐火黏土砖
|
20
|
0.85
|
雪
|
0
|
0.8
|
|
耐火黏土砖
|
1000
|
0.75
|
木材
|
20
|
0.8-0.92
|
|
耐火的砖体
|
1200
|
0.59
|
硬橡皮
|
20
|
0.95
|
|
抹灰的砖体
|
20
|
0.94
|
|
|
|
三、流体的密度：（ρKg/ m3 ）
对于均质流体，单位体积的质量称为流体的密度。
即： ρ= m/v 式中 m ——流体的质量 Kg ；
v ——流体的体积 m3 ；
ρ——流体的密度 Kg/ m3
对于气体，在一定压力、温度的条件下，可按理想气体状态方程计算。
ρ= Pm/RT 式中 P —气体的绝对压力， Pa
m —气体的摩尔质量， Kg/mol
T —热力学温度， K
R —摩尔气体常数， 其值 8.314J/（mol.K）
对于液体混合物，其组成通常用质量百分数表示。若以1Kg混合液体为基准，并假设各组分在混合前后体积不变，则1Kg混合液体的体积等于各组分单独存在的体积之和，既：
1/ρm = ω1/ρ1ω2/ρ2 + …ωn/ρn
式中 ω1、ω2、ωn ——分别为液体混合物中各组分的质量百分数；%
ρ1、ρ2、ρn ——分别为液体混合物中各组分的密度，Kg/ m3
对于气体混合物，其组成通常用体积百分数表示。以1m3混合气体为基准，则1m3混合气体的质量等于各组分的质量之和，既：
ρm =ρ1φ1 + ρ2φ2 + …ρnφn
四、重度：（γ N/ m3 ）
对于均质流体，单位体积流体所受的重力称为重力密度，简称重度。
既： γ = G/V 式中： G —— 流体所受的重力，N；
V —— 流体的体积，m3
γ —— 流体的重度， N/ m3
由牛顿第二定律得： G = mg 因此: γ = G/V = mg/V =ρg; G =γV (N)
式中： g —— 重力家速度 g = 9.807KN/ m3
在实际工程中，液体的密度和重度随温度和压力变化而变化的数值较小，可视为一个固定值；而气体的密度和重度随温度和压力的变化而变化的值较大，不能视为一个固定值。常用的流体的密度和压力的数值如下：
水在标准大气压和4℃时的密度和重度分别为：
ρ = 1000 Kg/ m3 γ = 9.81 KN/ m3
水银在标准大气压和0℃时的密度和重度是水的13.6倍。
干空气在标准大气压和20℃时的密度和重度分别为：
ρ = 1.2 Kg/ m3 ， γ = 11.82 KN/ m3
常见流体密度和重度表
|
流体名称
|
密度
（Kg/m3）
|
重度
（KN/m3）
|
测定条件
|
||
|
温度（℃）
|
气压
|
||||
|
气体
|
氮
|
1.2505
|
12.2674
|
0
|
760mmHg
|
|
氧
|
1.4290
|
14.0185
|
|||
|
空气
|
1.2920
|
12.6824
|
|||
|
一氧化碳
|
1.250
|
12.2625
|
|||
|
二氧化碳
|
1.9768
|
19.3924
|
|||
|
液体
|
煤油
|
800-850
|
7848-8338
|
15
|
760mmHg
|
|
纯乙醇
|
790
|
7745
|
15
|
||
|
水
|
1000
|
9807
|
4
|
||
|
水银
|
13590
|
133318
|
0
|
||
五、流体的黏滞性
流体在流动时，由于内摩檫力的作用使流体具有抵抗相对变形（运动）的性质，称为流体的黏滞性。
流体的黏滞性系数：
流体黏滞性的大小，通常用动力黏滞性系数 μ 和运动黏滞性系数 γ 来表示，通常简称黏度。
黏度的计量单位（国际单位制）为 N.s/m2或 Pa.s（帕.秒）
六、流量
单位时间内通过过流断面的流体的体积或质量称为流量。 前者为体积流量，用 V 表示，
单位为m3/s ;后者称为质量流量，用 M 表示，单位为 Kg/s。
七、流速
单位时间内流体流过的距离。
流量、流速、过流断面之间的关系如下：
V = Aυ 或 M = ρv = ρΑυ
式中 V —— 体积流量 m3/s M —— 质量流量 Kg/s
υ —— 平均流速 m/s A —— 过流断面的面积 m2
ρ—— 流体密度 Kg/m3
八、燃料： 固体燃料（木材、可燃页岩、煤），液体燃料（石油、石油制品、重油、煤油、焦油、合成液体燃料），气体燃料（天然气、石油气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气）
九、燃料的热工性质
1、 发热量（热值）：
单位质量或体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量称为燃料的发热量或热值。
固体、液体燃料的发热量单位为 KJ/Kg 。 液体燃料的发热量单位为 KJ/Nm3 。
2、 高位发热量：QGr
高位发热量是指燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到反应前的温度，而其中的水蒸气（包括燃料中所含水分生成的水蒸气和燃料中的氢燃烧时生成的水蒸气）全部凝结为0℃水时所放出的热量。
3、 低位发热量：Qdr
低位发热量是指燃料完全燃烧后，其燃烧产物中的水蒸气冷凝为20℃的水蒸气时所放出的热量。
1Kg 0℃的水汽化成水蒸气时，需要的汽化潜热约为 2500KJ
4、 标准燃料：
对于不同种类的燃料，其发热两差别很大，即使同一品种燃料的发热量也会因水分和灰分的含量不同而不同。因此，为便于统计和评比燃料消耗量，采用了标准燃料的概念。
规定标准煤的低位发热量（收到基组成）为 29270KJ/Kg 既 7000Kcal/Kg；
标准油或标准气低位发热量为 41820 KJ/Kg或41820 KJ/ Nm3
既 10000 Kcal/Kg或10000 Kcal/ Nm3
十、燃料燃烧计算
1、 过剩空气系数（α）
燃料燃烧实际空气需要量与理论空气需要量的比值称为过剩空气系数。
α = VA / V0A 既 VA =αV0A
式中 V0A —— 理论空气量（计算值） Nm3/Kg
VA —— 实际空气量 Nm3/Kg
2、 空气量、烟气量的近似计算法
燃烧计算式（国家标准总局推荐）
|
燃料
|
V0A（Nm3/Kg或Nm3/ Nm3）
|
Vo （Nm3/Kg或Nm3/ Nm3）
|
|
煤
|
0.241×Qdr/1000+2
|
0.213×Qdr/1000+1.65
|
|
重油
|
0.203×Qdr/1000+2
|
0.265×Qdr/1000
|
|
煤气
（Qdr ＜12560KJ/Nm3）
|
0.209×Qdr/1000
|
0.173×Qdr/1000+1
|
|
煤气
（Qdr ＞12560KJ/Nm3）
|
0.26×Qdr/1000-0.25
|
0.272×Qdr/1000+0.25
|
|
天然气
|
0.264×Qdr/1000+0.02
|
0.264 Qdr/1000+1.002
|
式中： V0A —— 理论空气量（Nm3/Kg或Nm3/ Nm3） Vo —— 理论烟气量（Nm3/Kg或Nm3/ Nm3）
实际空气量 VA = α. V0A
实际烟气量 V = Vo + （α- 1）V0A
3、 估算空气量与烟气量
不同燃料燃烧时 V0A 与 Vo 的数值范围
|
V0A 与 Vo值
|
烟 煤
(Nm3/Kg)
|
重 油
(Nm3/Kg)
|
发生炉煤气
(Nm3/ Nm3)
|
天然气
(Nm3/ Nm3)
|
|
理论空气量V0A
|
6 – 8
|
10 - 11
|
1.05 - 1.4
|
9 - 14
|
|
理论烟气量Vo
|
6.5 - 8.5
|
10.5 - 12
|
1.9 - 2.2
|
10 - 14.5
|
十一、热容量和比热
热容量：物体温度变化1℃所吸收或放出的热量，称为该物体的热容量，其单位是 KJ/℃。
比 热：单位质量物体的热容量称为该物体的比热。比热可分为三类，其中常用的是质量比热。取单位质量物体作为计量单位时，所得的比热称为质量比热，用符号 C表示，单位为KJ/（Kg.℃）
（1）、气体的定压比热：1Kg气体在压力保持不变的情况下温度升高1℃时所吸收的热量称为定压比热，用符号 Cp表示。
（2）、气体的定容比热：1Kg气体在容积保持不变的情况下温度升高1℃时所吸收的热量称为定容比热，用符号 Cv表示。
十二、液体的汽化
物质从液态转变为气态的过程称为汽化，汽化有两种形式：蒸发和沸腾。
蒸发：在液体表面上进行的汽化过程称为蒸发。
沸腾：在液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象成为沸腾。
十三、饱和状态
当液体在有限的密闭空间内汽化时，液面上的蒸汽分子密度达到一定程度时，单位时间内，溢出液面与回到液体中的分子数量相等，蒸汽与液体的物量保持不变，汽、液两相处于动平衡状态。这种两相动平衡的状态称为饱和状态。此时蒸汽和液体的压力称为饱和压力，它们的温度称为饱和温度（既沸点）。相应于一定的饱和压力有一定的饱和温度。
处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽，处于饱和状态的液体称为饱和液体。
饱和蒸汽和饱和液体的混合物成为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。
不含有饱和液体的饱和蒸汽称为干饱和蒸汽，简称为干蒸汽。
如果蒸汽的温度高与其压力所对应的饱和温度时，则这种蒸汽称为过热蒸汽。过热蒸汽的温度和其压力所对应的饱和温度之差称为过热度。
如果液体的温度低于其压力所对应的饱和温度时，则这种液体称为未饱和液体。
