化工原理-尚海涛-传热-10.5.ppt

第二章 传热 2.1 概 述 2.1.1传热的概念 2.1 概述 2.1.1 传热机理 2.1.1传热机理 —热传导 2.1.1传热机理 —热对流 2.1.1传热机理 —热对流 3.对流传热：流体流过固体表面时，热量在流体与固体表面之间传递，通常将这一过程称为对流传热。 4.对流传热是联合传热过程：靠近壁面的流体中是热传导，流体主体中主要是热对流。 5.现实中热对流总伴随着热传导，二者很难分开，因此讨论对流传热更具有实际意义。 2.1.1传热机理 —热辐射 2.1.1传热机理 —热辐射 5.物体之间相互辐射和吸收能量的总结果称为辐射传热。 6.辐射传热有能量的传递，同时还有能量形式的转化： 放热处，热能转化为辐射能，以电磁波的形式向空间发射； 遇到吸收物体时，辐射能被部分或全部吸收而转变为热能。 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 ——直接接触式换热和混合式换热器 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 ——蓄热式换热和蓄热器 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 ——间壁式换热和间壁式换热器 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 ——间壁式换热和间壁式换热器 3. 典型的间壁式换热器——套管式换热器 套管式换热器: 同心套管构成，内管表面积即为传热面积。 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 ——间壁式换热和间壁式换热器 3.典型的间壁式换热器——列管式换热器 2.1.2 冷、热流体热交换的方式 ——间壁式换热和间壁式换热器 列管式换热器的传热面积： S=n?(πd?L) 式中 S——传热面积，m2； n——管数； d——管径，m； L——管长，m。 其中管径d可分别用内径di、外径do或平均直径，如dm=(di + do)/2表示。 2.1.3 传热速率与热通量 2.1.4 稳态传热与非稳态传热 2.1.5 载热体及其选择（自习,P210） 2.1.5 载热体及其选择（自习） 载热体的选择原则 4. 毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备； 5. 价廉、易得。 常用载热体 加热剂：热水、饱和蒸汽、矿物油、熔盐、烟道气等； 冷却剂：水、空气、冷冻盐水等。 2.2 热传导 2.2.1 基本概念 1.温度场 2.2.1 基本概念 1. 温度场 2.2.1 基本概念1. 温度场 等温面 （1）同一时刻温度场中相同温度各点组成的面称为等温面。 （2）温度不同的等温面彼此不相交。 （3）沿等温面无温差、无热量传递，而与等温面相交的任何方向上都有温差、有热传递，垂直于等温面方向上的温差最大。 2.2.1 基本概念 2.温度梯度 2.2.2 傅立叶定律与导热系数 1.热传导基本公式—傅立叶定律 2.2.2 傅立叶定律与导热系数 2. 导热系数 2.2.3 通过平壁的稳定热传导 2.2.3.1单层平壁的稳定热传导 基本假设 2.2.3.1 单层平壁的稳定热传导 一、导热系数λ为常数或取平均导热系数 2.2.3.1 单层平壁的稳定热传导 二、导热系数λ为变量(随温度变化) 2.2.3.2 多层平壁的稳定热传导(以3层平壁为例) 假设与条件 2.2.3.2 多层平壁的稳定热传导(以3层平壁为例) 公式推导 2.2.3.2 多层平壁的稳定热传导(以3层平壁为例) 2.2.3.2 多层平壁的稳定热传导(以3层平壁为例) 接触热阻 例题 例题 例题 2.2.4 通过圆筒壁的稳定热传导 2.2.4.1通过单层圆筒壁的稳定热传导 2.2.4.1通过单层圆筒壁的稳定热传导 公式推导 2.2.4.1通过单层圆筒壁的稳定热传导 2.2.4.2通过多层圆筒壁的稳定热传导(以3层为例) 假设和条件 2.2.4.2通过多层圆筒壁的稳定热传导(以3层为例) 公式推导 例题 例题 2.3 对流传热概述 对流传热分类 2.3.1 对流传热速率方程和对流传热系数 2.3.1.1对流传热速率方程—牛顿定律 2.3.1.1对流传热速率方程——牛顿定律 2.3.1.1对流传热速率方程——牛顿定律 注意事项 2.3.1.1对流传热速率方程——牛顿定律 积分式 2.3.1.2 对流传热系数 2.3.2 对流传热机理——流体无相变的强制对流 2.3.2.1 流动边界层和热量传递机理 2.3.2 对流传热机理——流体无相变的强制对流 2.3.2.2 热边界层与对流传热系数α 热边界层——概念 2.3.2 对流传热机