化工原理第四章传热导论课件.ppt

例题1 例题2 φ50×5的不锈钢管，导热系数λ1为16 W/mK，外包厚30mm的石棉，导热系数λ2为0.2 W/mK。若管内壁温为350℃，保温层外壁温度为100℃，试计算每米管长的热损失。 20mm 25mm 55mm λ1=16W/mK λ1=0.2W/mK 100℃ 350℃ 20mm 25mm 55mm λ1=16W/mK λ1=0.2W/mK 100℃ 350℃ 例题2 20mm 25mm 55mm λ1=16W/mK λ1=0.2W/mK 100℃ 350℃ 例题2 20mm 25mm 55mm λ1=16W/mK λ1=0.2W/mK 100℃ 350℃ 例题2 　 对数平均半径 　 一维圆筒壁稳态热传导 对数平均面积 传热数率 间壁两侧流体热交换过程 影响对流传热系数的因素 获得对流传热系数的方法 对流传热 间壁两侧流体热交换过程 1、间壁式换热器 2、列管式换热器 一、间壁式换热器 二、传热数率 三、两流体通过间壁的传热过程分析 间壁两侧流体热交换过程 第一步：热流体将热量传至固体壁面的热侧（对流传热） 第二步：热量从壁面的热侧传至壁面的冷侧（导热） 第三步、热量从壁面的冷侧传至冷流体（对流传热） 间壁两侧流体热交换过程 两流体通过间壁的传热速率： 间壁两侧流体热交换过程 ？ ？ 四、对流传热系数（？） 当流体为湍流流动时，对流传热的边界层可分为三个区域： 湍流核心 缓冲层 层流底层 影响对流传热系数的因素 湍流核心?? (turbulent core) ?? 流体质点剧烈运动，其传热阻力很小，故温度梯度较小。 影响对流传热系数的因素 层流底层（Buffer layer） ?? 紧靠壁面，其热量传递以导热方式为主。由于大多数流体的导热系数较小，故该层热阻较大。 影响对流传热系数的因素 缓冲层? (Buffer layer) ?? 热量传递由传导和对流共同作用，温度逐渐而平缓地变化。 影响对流传热系数的因素 温差：T-Tw 热阻：三个区域 湍流核心 过渡层 层流底层 热阻之和 影响对流传热系数的因素 假设在靠近壁面处存在一层虚拟膜，也称有效膜（effective film),该膜内集中了全部传热温差、全部热阻，并以导热方式传热。 这个膜区称为热边界层。 膜厚的决定：温度t满足 热边界层 影响对流传热系数的因素 热流体侧的传热量： ???????????????????????????????? ?冷流体侧的传热量： ?????????????????????????????????? α—对流传热系数? 对流传热速率 因次分析 影响对流传热系数的因素 因次分析在对流传热中的应用 1、把影响α的因素归纳为几个准数(参照第一章) 2、用实验方法确定这些准数对α的影响 因次分析： 通过因次分析得到： 无相变对流传热:Nu=f(Re，Pr，Gr)　　　　　 在某些情况下,上式可简化如下:　 自然对流　　Nu=f(Pr，Gr)　　　　　　 强制对流　　Nu=f(Re，Pr） * §4.1概述 一、传热在化工生产中的应用 (2)单元操作(Unit operation)； (1)化学反应（Reaction)； 动量传递（chapter1-2） 热量传递（chapter4-5） 质量传递 化学工程 反应工程 三传（化工原理） 热量传递（传热）：由于热量在空间位置上分布的不均匀，热能够自发地从高温物体传送到低温物体 。 ?????????????????????????????????????????? 　 §4.1概述 二、热量传递的三种方式 热传导（conduction） 对流传热（convection） 热辐射（radiation） 实际传热过程中，这三种传热方式或单独存在或同时存在 热传导 热传导(conduction)是由于物体中微观粒子的热运动所致，在传热过程中质点没有宏观运动。通常发生在相互接触的流体之间和流体内部。 热传导机理 液体- 分子间的作用力较强，由分子振动的强弱导致热传递。 固体--相邻分子的碰撞或电子的迁移。 气体--温度不同（能级不同）的分子相互碰撞，造成热量传递。 对流传热是指流体各部分质点发生宏观相对位移而引起的热量传递过程，因而对流只能发生在流体中。 对流传热分类 自然对流传热-因受热而有密度的局部变化，导致发生对流而传热 强制对流传热-用机械能使流体发生对流而传热 tw:? 壁温 tf：流体温度 牛顿冷却定律 对流传热 辐射是一种以电磁波