传热1(多)精选.doc

传 热（多） 概 述 定义：由温度差引起的能量转移过程称为热量传递过程或传热过程，简称传热。 传热现象：几乎无时不有，无处不在。因为温差几乎无时不有，无处不在。 传热原理的应用：十分广泛。尤其在能源动力、化工冶金部门。 化学过程 单元操作 设备管道 废热利用 问题类型 提高（强化）传热速率 降低（削弱）传热速率 传热状态 稳态（定常）传热： 各点温度不随时间而变( 非稳态（非定常）传热：否则 传热基本方式（传热机理） 热传导（导热）(conduction)：由微观粒子（分子、原子、离子和电子）的微观运动传递热量的过程。 金属，自由电子的运动。 固体 分子晶体，分子的振动。 非金属 原子晶体，原子的振动。 晶格结构的振动，弹性波。 离子晶体，离子的振动。 液体，分子的不规则热运动（布朗运动），介于气体与非金属之间。 气体，分子的不规则热运动（布朗运动）。 热对流（对流）(convection)：由流体质点的宏观运动传递热量的过程。由于同时存在分子不规则热运动，所以对流必然伴随导热。 自然对流：宏观运动由流体密度差引起，而密度差由温度差引起。 强制对流：宏观运动由外力（泵、风机、位差、压差等）引起。 热辐射（辐射）(radiation)：由电磁波传递热量的过程。 在实际问题中，传热方式很少单独存在，常常两种或三种共存。 换热器的类型：间壁式、混合式（图4-1）、蓄热式（图4-2）。 典型间壁式换热器：套管式（图4-4）和列管（壳管）式（图4-5、4-6）。 间壁式换热器中的传热方式：对流(导热(对流 载热体：提供或取走热量的流体。 加热剂：提供热量的载热体。热水、饱和蒸汽、矿物油、联苯、熔盐、烟气（表4-1）。或电。 冷却剂：取走热量的载热体。冷水、空气、盐水、液氨(-33.4(C)（表4-2）。或氟里昂、液氮(-195.78(C)、液氦（-268.95(C，4.2K）。 热传导 傅立叶定律：在物体内任何一点，沿任一方向（通过该点等温面垂直方向）的导热热流密度（单位时间内垂直通过单位面积的热量）与该方向上的温度变化率（梯度）成正比，即 q——n方向的导热热流密度，W/m2； Q——n方向的导热传热速率或热流量，W，J/s； S——与热流方向垂直的导热面积，m2； (——导热系数，W/(m(K)，W/(m((C)； ——n方向的温度变化率（梯度），K/m，(C/m； 式中负号表示热量传递的方向指向温度降低的方向。 导热系数(：表征物质导热能力的物性参数。 固体( 电阻是铜的倍 液体( 金属液体： 非金属液体（除水、甘油外）：t(, ((（略减小） 有机化合物水溶液的导热系数估算式为 式中 ——组分i的质量分率。 有机化合物互溶混合液的导热系数估算式为 气体( 常压下气体混合物的导热系数估算式为 式中 ——组分i的摩尔分率。 ——组分i的摩尔质量，kg/kmol。 一般规律 (的方向性 各向同性物质：(与方向无关 各向异性物质：否则 通过平壁的导热 单层平壁 如图所设，且假定(为常数， 则将一维稳态条件用于傅立叶定律： 得 所以 ，t与x成线性关系。 或 沿x方向定积分，得 而由一维稳态条件，知q与x无关， 所以 所以 而 所以 ——单层平壁微分导热公式 沿平面定积分，得 所以 ——单层平壁导热公式 传递过程有共同规律： 如欧姆定律 将单层平壁公式改写为 式中 ——温差，K，(C； ——热阻，K/W； ——热阻，m2K/W。 多层平壁 以三层平壁为例，如图所设，且假定(为常数，及层与层之间接触良好，没有接触热阻，则由单层平壁公式，得 而由一维稳态条件，得 所以相加并整理，得 或 通过圆筒壁的导热 单层圆筒壁 如图所设，且假定(为常数 则将一维稳态条件用于傅立叶定律： 得 或 所以 ，t与r成非线性关系 或 沿r方向定积分，得 而由一维稳态条件，知与r无关， 所以 所以 ——单层圆筒壁微分导热公式 整理