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单元三 传热单元操作与设备 第一节 传热的基本方式与类型 一、传热在化工生产中的应用 传热的动力：温度差。 传热的应用： ◆为化学反应创造必要的条件； ◆为单元操作创造必要的条件； ◆提高热量的综合利用； ◆减少设备的热损失； 强化传热 1.传热问题的要求 削弱传热 设计传热设备 2.传热计算问题的应用 计算传热量 减少热损失 3.稳态传热和非稳态传热 稳态传热：传热系统中各点温度仅随位置的不同而不同，不随时间变化。 二、传热的基本方式 1.热传导 传热机理：通过分子的热振动传递热量； 特 点：分子不发生宏观的位移； 2.热对流 传热机理：通过流体质点的相对位移传递热量； 特 点：流体质点互相混合、碰撞； 对流传热：流体与固体壁面间的热量传递过程。 自然对流：由于温度不同导致密度差异 而引起的移动； 方式 强制对流：由于外力引起的移动； 3.热辐射 传热机理：通过发射电磁波的形式向外辐射能量； 特 点：传热过程不需要介质； 注：实际传热过程中三种方式结合进行。 三、工业换热器的类型 ◆换热器：用于热量交换的设备。 ◆载热体：参与换热的两种流体。 热载热体（热流体）：加热剂（水蒸 载热体 汽） 冷载热体（冷流体）：冷却剂（水、冷 冻盐水、空气） 1.间壁式：冷热流体通过间壁传递热量； 特点：两种流体不直接混合，保持原状态； 2.混合式：冷热两种流体直接混合； 特点：传热速度快； 适用于：废热回收； 3.蓄热式 4.中间载热体式换热器：热管； 第二节 传热基本方程 一、典型间壁式换热器及其传热过程 1.典型间壁式换热器 套管式、列管式等 2.间壁式换热器传热过程简述 （1）热流体 对流 间壁； （2）间壁一侧 传导 间壁另一侧； （3）间壁另一侧 对流 冷流体； 二、传热基本方程 1.传热速率（热流量）Q与热通量q 单位时间内通过传热面的热量，单位为：W 。 单位时间内通过单位面积所传递的热量，为热通量，单位是W/m2。 2.传热基本方程 传热问题：操作型和设计型； 对于设计型问题：给定传热任务，确定换热器所需的换热面积。 第三节 传热速率与热负荷 一、热负荷：生产要求换热器单位时间 传递的热量。 热负荷：生产要求换热器单位时间传递的 热量，是生产任务。 生产上，为保证完成任务，要求换热器的传热速率大于或等于热负荷。 三、热量衡算与热负荷的确定 1.热量衡算 （1）焓差法 热流体： 冷流体： （2）显热法 热流体： 冷流体： （3）潜热法 如热流体原色热的过程中既有温度的降低，也有相变化，则： 2.热负荷的确定 考虑热损失 对于间壁式换热器： 如果热流体走管程： 如果冷流体走管程： 例：略 第四节 传热平均温度差 流体的流动方向： 并流 逆流 错流 折流 恒温传热：冷热流体在换热过程温度不变。 变温传热：冷热流体只要有一种流体的温度发 生变化。 1.恒温传热 2.变温传热： （1）一类： Δt1=T-t1 Δt2=T-t2 （2）二类：考虑流动方向 并流： Δt1=T1-t1 Δt2=T2-t2 逆流 Δt1=T2-t1 Δt2=T1-t2 错流、折流： 校正系数可根据R、P值查图： 思考题：对于同样的进出口温度，选择什么样的流型更好？ 结论：逆流好。 原因：1.传质推动力大； 2.所需传热介质少； 第五节 热传导 一、傅立叶定律 1.温度场与温度梯度 温度场：物体或体系内部温度在空间