1、第五講 熱物性參數(shù)和單位 主講人：哈爾濱工業(yè)大學劉紀福教授在第四講中，介紹了與翅片管相關(guān)的計算式，其中，多次應用流體的物性參數(shù)，如流體的密度，粘度，導熱系數(shù)，等等。每一種流體都有它自己的獨特的物理參數(shù)，就像生物科學中的“基因”一樣，這些物性參數(shù)構(gòu)成了流體本身區(qū)別于其它流體的特性。例如，大家所熟知的空氣和水，物理性質(zhì)是截然不同的，拿密度而言，在常溫下水的密度為1000 kg/m3; 而空氣的密度僅為1.2 kg/m3 .左右。與熱有關(guān)的物性叫熱物性，由于流體的熱物性對傳熱和阻力都有極大的影響，而且是計算和設(shè)計中不可缺少的數(shù)據(jù)，因而本講將要介紹幾種常用流體的熱物性參數(shù)。應當指出，幾乎所有的物性參數(shù)

2、都是通過大量的細致的實驗得出來的，并有相關(guān)的專著可供選用。1 空氣，煙氣，水，水蒸氣的熱物理性質(zhì)表。 考慮到翅片管換熱器的應用特點，管外翅片側(cè)主要與空氣或煙氣打交道，而管內(nèi)流動的主要是水和水蒸氣，偶爾也有其他流體，如制冷劑等。所以下面給出的熱物性表基本上能滿足翅片管換熱器的計算要求。見下面相關(guān)附錄附錄8 干空氣的熱物理性質(zhì)附錄9 大氣壓力下煙氣的熱物理性質(zhì)附錄10 飽和水的熱物理性質(zhì)附錄11 干飽和水蒸氣的熱物理性質(zhì)附錄13 幾種飽和液體的熱物理性質(zhì)上表適用于1個大氣壓（ 100000 Pa ）下的空氣，對于在管道中流動的空氣，在鼓風機或引鳳機的作用下，其壓力可能在大氣壓上下波動，但一般波動幅

3、度不超過1個大氣壓的1%，故上表仍是適用的。2幾個常用單位的說明（1）力的單位。從中學物理知道，力= 質(zhì)量×加速度，對于1 kg 質(zhì)量的物體，當其加速度為1 m / s2 時，就構(gòu)成了力的單位：牛頓（ N ）,所以，1 N = 1 kg ×1 m/s2 = 1 kg.m /s2 .( 2 ) 壓力或壓強單位為Pa：因為 壓力=力 / 面積，即單位面積上承受的力，所以 1 Pa = 1 N / 1 m2 = 1 kg / ( m s2 .).;應該記住，1 個大氣壓= 100000 Pa = 105 Pa.= 0.1 MPa (兆帕)(3) 功 ，能量，熱量的單位。由中學物理

4、可知，功 = 力 ×距離，單位是焦耳（J）， 1 J = 1 N ×1 m = 1 kg.m2 / s2 .應當記住，熱量是能量的一種，其單位同樣是焦耳（J），或千焦耳（KJ）(4) 功率的單位。單位時間做的功叫功率，其單位是我們所熟知的瓦（W）， 1 W = 1 J / s ， 或 1 KW = 1 KJ / s （5）目前，工程上經(jīng)常用千卡或大卡（Kcal）作為熱量的計量單位。1 千卡的物理含義是：1公斤的水溫度升高1度或降低1度所吸收或放出的熱量。這一工程單位正逐漸被國際單位千焦（KJ）所代替。二者的換算關(guān)系為： 1 KJ = 0.2388 Kcal 或 1 Kcal

5、 = 4.1868 KJ 1 KW. = 1 KJ /s = 0.2388 Kcal /s = 860 Kcal /h 例如，有一臺鍋爐，熱負荷為 1200000 Kcal / h , 其對應的KW數(shù)為： 1200000 / 860 = 1395 KW 2×700 KW = 1.4 MW ( 1 MW = 106 W).3物性表的應用舉例：對于沒有學過相關(guān)專業(yè)課程的人士，要掌握各物性的含義并正確地應用是有一定困難的，只能循序漸進地熟悉它。下面，通過幾個小例子來練習一下：（1）有一熱風爐，所產(chǎn)生的熱風在200時的體積流量為40000m3/h, 試將其換算成質(zhì)量流量kg/h.由上面的空氣

6、物性表查得在200下的空氣密度=0.746 kg/m3, 則空氣的質(zhì)量流量為：G = 40000 m3/h×0.746 kg/m3 = 29840 kg/h = 8.29 kg / s .進一步將上述質(zhì)量流量換算成0下的體積流量，即標準立方米每小時（Nm3/h）。由上表查得，在0下的空氣密度為=1.293 kg/m3，則在標準狀況下的體積流量為：V = 29840 kg/h ÷ 1.293 kg/m3 = 23078 Nm3/h.請記住，質(zhì)量流量（kg/ h）或標準體積流量（Nm3/h）在流體的流動和換熱過程中是保持不變的，是不隨溫度而變化的。(2) 在物性表中，有一個與熱

7、量計算有關(guān)的物理量-比熱Cp, KJ / (kg.) .其物理意義從單位的表述中可以得知：1kg 質(zhì)量的物體，當溫度產(chǎn)生1 的變化時，該物體含有的熱能的變化（KJ）.試問，對于1kg 的 800 的高溫煙氣，其含有的熱能是多少？由煙氣物性表查得，800 下的比熱Cp = 1.264KJ / (kg.) ，則1kg煙氣所包含的熱能為：800×1.264 KJ / (kg.×) = 1011.2 KJ / kg 。 如果在經(jīng)過換熱器之后，煙氣的溫度降至200，問這時該1kg煙氣所包含的熱能是多少？首先，查取200時的煙氣比熱Cp = 1.097KJ / (kg.), 則1kg煙

8、氣的熱能為：200×1.097 KJ / (kg.)=219.7 KJ / kg 。（3）在飽和水的熱物理性質(zhì)表中，應當關(guān)注的是飽和溫度（t ）和飽和壓力（）的對應關(guān)系。所謂飽和狀態(tài)，是指在一個只有水和水蒸汽共存的密閉容器中，在這一對應的飽和溫度和飽和壓力下，液體變成蒸汽的分子數(shù)等于蒸汽變成液體的分子數(shù)，即處于相對的平衡狀態(tài)。試問，一臺產(chǎn)生.飽和蒸汽的鍋爐，其蒸汽的出口溫度是多少？由水蒸汽熱物性表查得，0.6對應的蒸汽溫度約為158。（4）在飽和水和飽和水蒸氣的熱物性表中，還應當關(guān)注的是兩個熱焓值：飽和水的熱焓h和飽和蒸汽的熱焓 h， ，其單位為 KJ/kg，物理意義是一公斤質(zhì)量的介質(zhì)所包含的熱能，熱能的計算起點是0。例如，100下水的焓值h = 419.1 KJ/kg， 而100下水蒸氣的焓值為h， = 2675.7 KJ/kg， 二者的差值： 2675.7- 419.1= 2256.6 KJ/kg = r 。此處，r 叫汽化潛熱，是水蒸氣熱物性表中的另一個重要物理量。 好了，這一