化工原理第三章_传热-学习要点.ppt

教学要求 (1) 重点掌握对流传热过程的基本原理及对流传热过程的计算方法； (2) 掌握使用数学软件求解传热计算中复杂数学模型的方法； (3) 掌握对流传热系数的计算公式及影响对流传热过程的主要因素； (4) 掌握热传导、热辐射的基本原理及计算方法； (5) 了解常用换热器。 3.1.1传热的基本形式 ( Three kinds of heat transfer ) 热传导 (Heat conduction)：由于物体内部微观粒子热运动而引起的热量传递现象。（固体或静止流体中） 热对流 (Heat convection)：由于温度不同的流体之间发生相对位移而引起的热量传递现象。（流体流动中） 热辐射 (Heat radiation) ：温度不同的物体之间发射与吸收电磁波的能量不同，从而引起热量传递现象。（任何物体中，高温条件下显著） 传热(Heat transfer)是指由于温度差而引起的能量传递过程。 自然对流：温差导致密度差导致流体流动 强制对流：外力强制流体流动 3.1 概述 Generalization 实际传热过程中，往往是多种传热形式的组合。 需要提供热量：吸热过程，加热介质 需要撤出热量：放热过程，冷却介质（P110 表3-1） 物料温度变化：低温←→高温 物料相态变化：固态←→液态←→气态 物料组成物理变化：溶解、混合 物料组成发生化学变化：吸热反应、放热反应 化工单元操作：精馏、吸收、干燥 需要强化传热：加快传热速率，保证生产需求。 需要消弱传热：减慢传热速率，减少能量损失，安全生产。 3.1 概述 Generalization 3.1.2 传热的用途 ( Three kinds of heat transfer ) 3.1.3 传热速率（Rate of Heat Flow ） 1、传热速率（热流量）Q 单位时间内通过传热面的热量，W(J/s) 2、热通量（传热速度）q 单位传热面积的传热速率，W/m2 q = Q/A 3.1 概述 Generalization 3、定态传热：工艺参数只随位置变化不随时间变化的传热过程。 非定态传热：工艺参数不仅随位置变化也随时间变化的传热过程。 关于导热系数λ的说明： (1) 导热系数是物质的物理性质，表征了物质导热能力，即导热系数越大，物体导热性能越好； (2) 导热系数与物质的种类、组成、结构、密度、温度、 压力等因素有关；114中图、表 (3) 一般来说物质导热系数大小顺序如下： 金属 非金属固体 液体 绝热材料 气体 3.2 热传导 Heat Conduction 3.2.1 傅立叶定律（Fourier’s Law ） 3.2.2 单层平壁 ( Heat conduction through slabs ) 1. Δt大 or R小 → Q大 Q 一定：R大 → Δt大 Δt一定：R大 → Q小 λ小 or b大 → R大 2. 强化传热措施(Q↗) (1) 选择λ较大的材料 (2) 降低固体壁厚 (3) 增大传热面积 (4) 增大温差 3.削弱传热措施(Q↘) (1) 选择λ较小的材料 (2) 增加固体壁厚 (3) 减少传热面积 (4) 降低温差 (5)计算热损失或保温层的厚度 3.2 热传导 Heat Conduction 3.2.3 多层平壁 (Through multi-plane slabs ) 2. 总热阻为各层热阻之和，总温差为各层温差之和 3. 传热速率一定：Ri大的壁层，Δti大 4. 传热速率一定，各层壁厚相等： λi小的壁层， Ri大，Δti大 5. 保温层的作用：降低能量损失，符合安全生产 3.2 热传导 Heat Conduction 1. 3.3.1 对流传热过程的分析 ( Analysis for Convection heat transfer ) 3.3 对流传热 Convection Heat Transfer 对流传热 ( Convection Heat Transfer ) 指流动的流体与固体壁面之间的热量传递过程。 冷、热流体在固体壁面两侧流动过程中进行热量传递 * 热量由热流体主流区传热至冷流体主流区的综合过程： * 两流体对壁面均为对流传热，固体壁面内为热传导 * 分别研究解决 3.3.2 牛顿冷却定律 ( Newton Law ) 对流传热系数： 对流传热系数在数值上等于单位温度差、单位传热面积的对流传热速率，反映了对流传热的快慢。 α越大，表示对流传热速率越快。 表3-6 α值的范围（Page133） 150