化工基础 第三章 传热.ppt

第三章;主要内容;前言 ;第三章 热量传递;1-1稳态与非稳态传热;1.热传导;2.热对流 流体中质点发生相对位移而引起的热量传递，称为热对流。 对流只能发生在流体中。;3.热辐射 ;传热过程 将热量由壁面一侧的流体通过壁面传递到壁面另一侧的过程;(1)无相变时的传热量计算;传热速率Φ（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热 面传递的热量，单位 J/s或W 热流密度q （热通量） ：单位时间内通过单位传热面积传递 的热量，单位 J/(s. m2)或W/m2 热流量与热通量的关系为 ;第三章 热量传递;2-1傅里叶定律; 2.温度梯度：;1.导热系数的定义 ;3.液体导热系数;1、单层平壁的稳定热传导;例 某平壁厚度δ=0.37m，内表面温度t1=1650℃，外表面温度t2=300℃，平壁材料导热系数λ=0.815+0.00076t，W/（m·℃） 试求平壁的面积热流量q。 ;2.多层平壁的稳态热传导 ;例 有一燃烧炉，炉壁由三种材料组成。最内层是耐火砖，中间为保温砖，最外层为建筑砖。已知 耐火砖 δ1=150mm λ1=1.06W/m·℃ 保温砖 δ2=310mm λ2=0.15W/m·℃ 建筑砖 δ3=240mm λ3=0.69W/m·℃ 今测得炉的内壁温度为1000℃，耐火砖与保温砖之间界面处的温度为946℃。试求： (a)单位面积的热流量； (b)保温砖与建筑砖之间界面的温度； ;1、单层圆筒壁的热传导 ;这个式子也可以写成与平壁传导速率方程类似的形式 ;2、多层圆筒壁的热传导 ;第三章 热量传递; 湍流主体 温度梯度小，热对流为主;? ── 对流传热系数(传热膜系数,给热系数），W/(m2·K);?t──总有效膜厚度； ?e──湍流区虚拟膜厚度； ? ──层流底层膜厚度。;2) 流体的物性;3) 流体流动状态 湍流的对流传热系数远比层流时的大;列出影响该过程的物理量，并用一般函数关系表示： ;3-3传热膜系数;准数的符号和意义;一般形式：Nu=f (Re, Pr, Gr) 简化：强制对流 Nu=f (Re, Pr)；自然对流 Nu=f (Pr, Gr);加热与冷却的差别：;公式修正：;（2）流体在圆形直管内呈过渡流 对于Re=2000~10000时的过渡流范围， 先按湍流的公式计算α，然后再乘以校正系数f; (4) 圆形弯管 乘校??系数 ;(1) 蒸汽冷凝时的对流传热膜系数;2). 冷凝过程的热阻：液膜的厚度?;湍流;(2) 液体沸腾时的对流传热膜系数;3-4对流传热小结;空气中;例 有一列管式换热器，由38根φ25mm×2.5mm的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。 ;加热管内苯的流速为： ;第三章 热量传递;4-1总传热系数;式中 K——总传热系数，W/(m2·K);当传热面为平面时，A=A1=A2=Am;——基于外壁面积的总传热系数计算公式; Am、dm——换热管的对数平均面积，对数平均直径; 例 热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m2·℃），冷却水在管内流过，α1=1000W/（m2·℃）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的λ=40W/（m·℃）。试求： ①总传热系数Ko； ②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？ ③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？; ;恒温差传热：;1、逆流和并流时的传热温差 ;d?=qm,hCp,h dT = qm,cCp,c d T′ ;当△T2 / △T1 ≤ 2时，;并流 ;Date;例：在一单壳单管程无折流挡板的列管式换热器中，用冷却水将热流体由100℃冷却至40℃，冷却水进口温度15℃，出口温度30℃，试求在这种温度条件下，逆流和并流的平均温度差。;并流时： ; 例：通过一单壳程双管程的列管式换热器，用冷却水冷却热流体。两流体进出口温度与上例相同，问此时的传热平均温差为多少?又为了节约用水，将冷却水的出口温度提高到35℃，平均温差又为多少? 解：;Date;又冷却水终温提到350C， 逆流时： ;4-3热交换计算示例 ;（2）冷却水出口温度;第三章 热量传递;一、换热器的分类;Date;Date;二、间壁式换热器;2.蛇管换热器;（2） 喷淋式;3.