真空工程设计
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7.2 低压下气体分子热传导

气体分子的平均自由程远小于两壁之间距时,一般为黏滞流状态,分子热传导产生的热流量,用下式计算:

(7-6)

(7-6a)

(7-6b)

式中 Q——热流量,W;

        A——壁板面积,m2

        ——温度梯度,K/m;

        λ——气体热导率,W/(m·K);

        γ——比热容比,对于单原子气体,;双原子气体,;多原子气体,

        cp——气体定压比热容,W/(m2·K);

        cV——气体定容比热容,W/(m2·K);

        η——气体动力黏度,Pa·s。

常压(0.1MPa)下不同温度的气体及蒸气的热导率λ值见表7-8。

低温设备及航天器热真空设备进行换热计算,需考虑气体分子热传导对换热的影响。

表7-8 0.1MPa时气体和蒸气的热导率λ

气体分子的平均自由程大于两壁之间距或内外两圆筒之间距时,通常认为是分子流状态,气体分子热传导产生的热流密度,用下式计算:

(7-7)

式中 q——热流密度,W/m2

        T1T2——分别为两壁温度,K;

        p——气体压力,Pa;

        M——气体摩尔质量,g/mol;

        T——测量气体压力点位置的气体温度,K;

        r——定压比热容与定容比热容之比,其值见表7-9;

        α0——两壁平均适应系数,,气体的适应系数α值,见表7-10~表7-13。

表7-9 各种气体比热容比r

表7-10 空气对室温下不同材料的适应系数α

表7-11 不同气体对室温下材料的适应系数α

表7-12 氦对不同温下各种材料的适应系数α

表7-13 几种气体对不同温度下材料适应系数α近似值