化工基础第3章精要.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 例4、用套管方式加热器来加热原油。原油在管外 流动，进口温度为120℃，出口温度为160 ℃。机油 在管内流动，进口温度为245 ℃，出口温度为175 ℃。 试计算并流和逆流时的平均温差。又若单位时间内的 传热量一定，问逆流和并流所需的传热面积相差多少？ 3、强化传热的途径 1）增大A 2）提高Δtm 3）提高K 例5、冷凝器内将500kg/h乙醇蒸汽冷凝并冷却到30℃， 冷凝温度为78.5 ℃,ΔH乙醇汽=880kJ/kg,CP乙醇液= 2.8kJ/kg?K,α乙醇蒸汽=3500W/m2?K,α乙醇液=700 W/m2?K.用水冷却(逆流),冷却水进口温度为15 ℃,出口温 度为35 ℃, α水=1000W/m2?K, CP水=4.2kJ/kg?K, 换热器的长度为2米的铜管Φ24×2,求需要多少 根管子. 例6某合成洗涤剂厂一反应器内有单根冷凝蛇管， 内通循环冷却水。冷却水的进出口温度分别为 280K和320K。蛇管外的流体借搅拌器的作用温度 均匀为360K。如果冷凝蛇管的长度增大到原来的5 倍，问出口温度为多少？前提为水的流量不变，总 的传热系数K不变。水的比热为4.187KJ/kg?K. 1、夹套式换热器 优点：构造简单 缺点：换热量不大， 清洗困难 2、蛇管式换热器 3、套管式换热器 4、列管式换热器 5、板式换热器 管式换热器的管壁上缠绕或镶嵌各种形状的翅片 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第三章 传热过程 3.1 概述 1、化工生产中的传热问题 1）要求热量的传递速率要高，以减少传热设备的 面积，降低生产费用； 2）要求减缓传热速率，以维持保温、保冷的操作 条件。 要求掌握：传热的机理、影响因素、强化传 热的途径、传惹设备的基本结构和特点，设备 传热面积的计算。 2、传热过程中的基本物理量 1）热量：Q，单位：J 1J=1牛顿/米， 1J=0.2389cal 2）传热速率：q,单位：W 1W=1J/s 3）热强度：单位时间单位面积上的传热量， 单位：W/m-2 4）焓：单位质量的物质所具有的热量， 单位：J/kg，或J/mol 5）比热：CP，单位： J/kg?K，或J/mol?K 3、稳定传热和不稳定传热 稳定传热： 传热面上的各个点的温度不随时间变化 不稳定传热： 传热面上的各个点的温度随时间变化 3.2 传导传热 传热机理：依靠物体内自由电子的运动或分子 的振动来传递热量。 热传导发生在固体壁面之间 1、热传导的基本方程 该式称为Fourier定律 稳定导热时： λ：导热系数，单位：W/m?K 2、平面壁的稳定热传导 1) 单层平面壁的稳定热传导 多层平面壁的稳定热传导 2) (1) (2) (3) (1)+(2)+(3)得: 稳定热传导时: 例1、若炉灶的炉壁顺序地由24cm的耐火砖 (λ=0.9 W/m?K),12cm的绝热砖(λ=0.2 W/m?K), 和24cm的建筑砖(λ=0.63 W/m?K),砌成.传热稳定后 耐火砖的内壁温度为940℃，普通砖的外壁温度为 50 ℃，试求每秒每平方米壁面因热传导而散失的热量， 并求各砖层交界面的温度。 3、圆筒壁稳定热传导 1）单层圆筒壁稳定热传导 三层或多层传热壁： 例2、Φ38×2.5的蒸汽管(钢的λ=50 W/m?K), 包有绝缘热层.第一层是40cm的矿渣棉(λ=0.07 W/m?K),第二层是20cm的石棉泥(λ=0.15 W/m?K), 若管内壁温度为140℃，石棉泥外壁温度为30 ℃， 试求每米管长的热损失速率.若以同样的石棉作 内层,矿渣棉作外层时,情况如何?试做比较. 3.3 对流传热 发生在流体与固体壁面之间,是由于流体质点的运动并相互碰撞,从而使能量传递. 方式:1)自然对流 2)强制对流 1、对流传热的机理 传热层： 该式也称为牛顿给热定律 α给热系数，单位： W/m2?K 2、影响给热系数的因素 1) 流体的流动状态 2) 流体的对流状态 3) 流体的物理性质 4) 传热壁的形状、排列方式和尺寸 3、对流给热系数的准数关联式 因式分析法得出在无相变时： Nusselt准数 Reynolds准数 Prandtl准数 Grashof准数 自然对流 Nu=f(Pr,Gr) 强制对流