化工原理：3传热过程ok.ppt

第一节 概述 一、传热化工生产中的应用 1、为化学反应过程创造必要的条件 2、为物理单元操作创造必要的条件 3、提高热能的综合利用和余热的回收 化工生产中对传热过程的要求 强化传热 ：即加大传热过程速率的过程。 削弱传热：也即减小传热速率的过程。 3、辐射 机理：以电磁波传递热能的方式 特点：不仅是能量的传递，同时伴随着能量形式的转换；不需要任何介质，可以在真空中传播。 四、稳定传热和不稳定传热 稳定传热：传热系统中各点温度仅随位置改变不随时间改变 不稳定传热：系统中各点温度不仅随位置变化也随时间变化 六、载热体及其选用 常用加热剂： 1）? 热水和饱和水蒸气：热水适用于40-100?C，饱和水蒸气适用于100-180 ?C 2）? 烟道气：温度可达700 ?C以上，能将物料加热到较高温度 3）? 高温载热体：矿物油适用于180-250 ?C ，联苯、二苯醚混合物适用于255-380；熔盐适用于140-530 ?C 常用冷却剂： 1）? 水和空气：可将物料冷却至环境温度 2）?无机盐水溶液：将物料冷却到零下十几到几十度 常压下液氨蒸发可达-33.4 ?C ，液态乙烷蒸发可达-88.6 ?C 。 二 导热系数 三、平壁稳定导热计算 1、单层平壁导热 特点：所有等温面是与传热方向垂直的平面，温度分布为直线，壁面温度不随时间变化，是一维稳定传热 【例3-1】加热炉的平壁用耐火砖砌成，壁厚0.32m，测得壁的内表面温度为700℃，外表面温度为100℃，耐火砖的导热系数λ=1.05w/m·k,求每小时每平方米壁面所传递的热量。 2、多层平壁 利用数学中的等比定律 化简得 n层平壁导热速率方程式则为： 【例3-2】有一炉壁由下列三种材料组成：????耐火砖 λ1=1.4w/m·℃ b1=240mm????保温砖 λ2=0.15w/m·℃ b2=120mm????建筑砖 λ3=0.8w/m·℃ b3=240mm今测得内壁面温度为930℃，外壁面温度为70℃，求每平方米面积的壁面的热损失和各层接触面上的温度。 【例3-3】某平壁燃烧炉由内层为100mm厚的耐火砖、中间为100mm厚的普通砖和外层为20mm厚的保温层构成。已知耐火砖的热导率为1.05W/(m·℃ )，普通砖的热导率为0.8 W/(m·℃ )，待操作稳定后测得炉壁的内表面温度为800℃，普通砖与保温层之间的温度为400℃，保温层外表面温度为70℃， 求：1）单位面积上的导热量； 2）耐火砖与普通砖之间的壁面温度； 3）保温层的热导率 四、圆筒壁导热1、单层圆筒壁导热 与平壁导热的不同之处在于： 温度随半径而变；此时傅立叶定律应改写为 圆筒壁的导热面积随半径而变，A＝2πrL。 由傅立叶定律有： 改写成平壁形式： 由 上式中 ，为圆筒壁的厚度，m。 若令上式中的 ， 故上式可改写为： 当r2/r1?2时，上式中的对数平均半径也可用算术平均值代替。 【例3-4】? 蒸汽管外径48mm，包扎的石棉泥保温层的λ为0.15w/mK,保温层厚60mm。与蒸汽管子接触的石棉层内层壁面温度为120℃,与周围空气接触的外壁面温度为30℃。试求每米管长因传导而造成的热损失速率。若保温层加厚到120mm，这时外壁温度随之降至25℃。则热损失情况怎样？ 【例3-5】 在一 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数 ，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数 。现用热电偶测得管内壁的温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数 。试求每米管长的热损失及保温层界面的温度。 第三节 对流传热 一、对流传热分析 对流给热:通过流体内分子的定向流动和混合而导致热量的传递。通常是指流体与固体壁面之间的传热过程。 二、热对流与牛顿冷却定律 1、对流传热速率 虚拟一个传热边界层δ，按平壁导热 2、对流传热系数α 【例3-6】水以1m/s的流速在长3m的Φ25×2.5mm的钢管内由20 ℃加热到40℃，试求管壁对水的对流传热系数。 热负荷QL的计算： 不同流动形式的比较 逆流：相同条件下平均温度差最大，传热推动力最优 并流：用于工艺上有特殊要求的场合 错流、折流：使换热器结构紧凑合理，或用于提高列管式换热器管方或壳方流速以提高传热效果 四、 传热系数获取方法 1、取经验值（表4-6） 2、现场实测 具体方法是： 1）现场测定有关的数据 2）求传热速率Q、传热温度差Δtm和传热面积A； 3）由传热基本方程计算K值。 3、公式计算