第四章传热(应化)(化工传递过程)

《第四章传热(应化)(化工传递过程)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章传热(应化)(化工传递过程)（147页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、1第四章第四章 传热传热 ( Heat transfer)2第四章第四章 传热传热 ( Heat transfer)第一节第一节 概述概述第二节第二节 热传导热传导第三节第三节 对流传热对流传热第四节第四节 传热过程计算传热过程计算第五节第五节 对流传热系数经验关联式对流传热系数经验关联式第六节第六节 辐射传热辐射传热第七节第七节 换热器换热器3第一节第一节 概述（概述（Introduction）4.1.0 传热的基本定义传热的基本定义4.1.1 传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用4.1.2 传热的三种基本方式传热的三种基本方式4.1.3 冷热流体接触方式冷热流体接触方式 4

2、.1.4 传热速率和热通量传热速率和热通量4.1.5 稳定传热和不稳定传热稳定传热和不稳定传热4.1.5 载热体及其选择载热体及其选择4第一节第一节 概述（概述（Introduction）4.1.0 传热的基本定义传热的基本定义 系统内由于温度的差异使热量从高温向低温转移的系统内由于温度的差异使热量从高温向低温转移的过程称之为过程称之为热量传递过程热量传递过程，简称传热。，简称传热。4.1.1 传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用l 对物料进行加热、冷却、汽化或冷凝对物料进行加热、冷却、汽化或冷凝l 减少热损失，对高温及低温设备或管道保温或隔热减少热损失，对高温及低温设备或管道

3、保温或隔热l 工业废热的回收与利用工业废热的回收与利用 n 强化传热过程强化传热过程n 削弱传热过程削弱传热过程54.1.2 传热的三种基本方式传热的三种基本方式 工业生产中导热存在于：固体内部、接触良好的工业生产中导热存在于：固体内部、接触良好的固体之间、换热器壁面、流体的层流内层固体之间、换热器壁面、流体的层流内层。一、一、 热传导热传导 (Conduction ) 物体内质点不发生物体内质点不发生宏观宏观的相对位移，的相对位移，由微观粒子由微观粒子的热运动所引起的热量传递过程。的热运动所引起的热量传递过程。l 金属金属自由电子的运动自由电子的运动l 气体气体分子无规则热运动分子无规则热运

4、动l 非金属、液体非金属、液体分子、原子振动分子、原子振动 第一节第一节 概述概述-导热导热6 工业生产中，对流传热发生在固体壁面与流体之间，工业生产中，对流传热发生在固体壁面与流体之间，同时伴有热传导同时伴有热传导 。二、二、 对流对流 (Convection)流体质点间发生宏观相对位移而引起的热量传递。流体质点间发生宏观相对位移而引起的热量传递。按引起质点运动的原因分为：自然对流和强制对流。按引起质点运动的原因分为：自然对流和强制对流。第一节第一节 概述概述 自然对流：温度差产生密度差，使流体运动。自然对流：温度差产生密度差，使流体运动。 强制对流：依靠外力（泵、风机、搅拌等）强制对流：依

5、靠外力（泵、风机、搅拌等） 使流体运动。使流体运动。-对流传热对流传热7 物体因热的原因发出辐射能，物体因热的原因发出辐射能，以电磁波的形式传以电磁波的形式传递热量递热量的过程。的过程。l 只有温度较高时才成为主要传热方式只有温度较高时才成为主要传热方式l 不需任何介质，且伴随电磁能与热能的能量形式不需任何介质，且伴随电磁能与热能的能量形式 的转换的转换三、三、 热辐射热辐射 (Radiation )第一节第一节 概述概述 实际生产中的传热过程很少是以一种方式进行，实际生产中的传热过程很少是以一种方式进行，而是两种或三种基本方式的联合，如间壁式换热就是热而是两种或三种基本方式的联合，如间壁式换

6、热就是热对流和热传导的串联过程。对流和热传导的串联过程。84.1.3 传热中冷、热流体的接触方式传热中冷、热流体的接触方式 一、直接混合式一、直接混合式-常用于热气体的水冷或热水的空冷。常用于热气体的水冷或热水的空冷。 第一节第一节 概述概述 9二、蓄热式二、蓄热式常用于气体余热的利用第一节第一节 概述概述-冷、热流体交替通过蓄热室传递热量101内管 2外管三、间壁式三、间壁式第一节第一节 概述概述-冷、热流体用间壁隔开，其型式很多。冷、热流体用间壁隔开，其型式很多。11第一节第一节 概述概述( (间壁式）传热步骤：间壁式）传热步骤：（1 1）热流体将热量传递至热流体将热量传递至固体壁面左侧（

7、固体壁面左侧（对流传热对流传热）（2 2）热量自壁面左侧传递热量自壁面左侧传递至壁面右侧（至壁面右侧（导热导热）（3 3）热量自壁面右侧传递热量自壁面右侧传递至冷流体（至冷流体（对流传热对流传热）热热流流体体冷冷流流体体对流传热对流传热对流传热对流传热Q Q导热导热T1T2t1t2（4 4）总传热面积：总传热面积：dlnA固体间壁固体间壁（1）（2）（3）12热通量热通量q（热流密度）：（热流密度）：单位传热面的传热速率，W/m2AdQdq 传热速率传热速率Q：单位时间内通过传热面的热量，J/s或W。 对于定态传热，通过换热器各传热面的传热速率为对于定态传热，通过换热器各传热面的传热速率为定值

8、，而热通量与所选择的面积有关，选内侧、外侧和定值，而热通量与所选择的面积有关，选内侧、外侧和平均面积时平均面积时q q值不同。值不同。4.1.4 传热速率和热通量传热速率和热通量第一节第一节 概述概述m0iAAA13第一节第一节 概述概述传热速率（传热速率（Q）通式：）通式：tqRtQR阻力（热阻）推动力（温差）传热速率KAttKAQmm1R：整个传热面的热阻，R：单位传热面积的热阻K：比例系数，总传热系数，W/m2K144.1.5 稳定传热和不稳定传热稳定传热和不稳定传热第一节第一节 概述概述稳定传热：稳定传热：在传热体系中各点的温度只随换热器的位在传热体系中各点的温度只随换热器的位 置的变

9、化而变，不随时间而变置的变化而变，不随时间而变 特点：特点：传热速率为常量，热通量不一定为常数。传热速率为常量，热通量不一定为常数。不稳定传热：不稳定传热：若传热体系中各点的温度，既随位置的若传热体系中各点的温度，既随位置的 变化，又随时间变化。变化，又随时间变化。 特点：特点：传热速率、热通量均为变量。传热速率、热通量均为变量。 化工过程中连续生产主要为化工过程中连续生产主要为。154.1.6 载热体及其选择载热体及其选择第一节第一节 概述概述1. 1. 载热体载热体-提供或取走热量的流体提供或取走热量的流体（1 1）加热介质（加热剂）加热介质（加热剂）热水、饱和蒸汽、矿物油、联苯混合物、熔

10、盐、烟道气等热水、饱和蒸汽、矿物油、联苯混合物、熔盐、烟道气等（2 2）冷却介质（冷却剂）冷却介质（冷却剂） 水、空气、盐水、氨蒸汽等水、空气、盐水、氨蒸汽等2. 2. 选用原则选用原则温度易调，不易分解，无毒无害，便宜，易得温度易调，不易分解，无毒无害，便宜，易得16第一节第一节 概述概述 表表41 常用加热剂及其适用温度范围常用加热剂及其适用温度范围 表表42 常用冷却剂及其适用温度范围常用冷却剂及其适用温度范围加热剂加热剂热水热水饱和蒸汽饱和蒸汽矿物油矿物油联苯混合联苯混合物物熔盐熔盐烟道气烟道气适用适用温度温度401001001801802502553801425301000冷却剂冷却

11、剂水（自来水，河水，水（自来水，河水，井水）井水）空气空气盐水盐水氨蒸汽氨蒸汽适用温度适用温度080300-15t2等温面等温面Q 等温面：等温面：同一时刻温度场中同一时刻温度场中温度相同温度相同各点所组成的面。各点所组成的面。温度不同的等温面彼此不相交；温度不同的等温面彼此不相交；沿等温面无热量传递；沿等温面无热量传递；沿与等温面相交的任何方向有热量传递。沿与等温面相交的任何方向有热量传递。19 2. 温度梯度温度梯度(Temperature Gradient)ntnttgradn0lim)(xddttgrad)(定态一维温度场： 垂直于等温面(法线方向），以温度增加的方向为正。 温度沿等温