hgjc~第三章 热量传递资料.ppt

 传热就是热量的传递，是指由于温度差引起的能量转移。 这是自然界和工程技术领域中非常普遍的一种传递过程。由热力学第二定律知道，凡是有温差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处。 §3－1－1 传热的基本方式 热的传递是由于物体内部或物体之间存在温差引起的。据热力学第二定律，当无外功输入时，热量总是自动地从温度较高的物体传给温度较低的物体。只有在消耗机械功的条件下，才有可能由低温物体向高温物体传递热量。本章只讨论前一种情况，既无外功加入的传热。 根据传热机理不同，热传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。 §3－1－2 定态传热与非定态传热 1、 定态传热：若传热系统（如換热器）中各点的温度只随位置变，而不随时间变，则此种传热为定态传热。 定态传热过程中，传热系统不积累能量，即输入热量等于输出热量，Q入 =Q出。 定态传热的特点是：单位时间内传递的热量(即传热速率)在任何时刻恒为常数。 2、非定态传热：若传热系统中各点的温度既随位置变又随时间变，则此传热过程为非定态传热。 §3－1－3 典型传热设备－间壁式換热器 換热器是实现传热过程的基本设备。为了便于讨论传热的基本原理及其计算，先简单介绍典型的換热器（P85）。 2main.swf §3－2 传导传热 热传导是依靠物质微粒的热运动而实现的。只要物体内部有温差存在，热量就会从高温部分向低温部分传递，热量的传递过程称为热流。 §3－2－2 导热系数 一、定义式 由傅立叶定律： §3－2－3 平壁的定态热传导 一、单层平壁热传导 假设一均匀的面积很大的单层平壁，厚度为b，平壁内的温度只沿着垂直于壁面的x轴方向变化，如图所示，壁面两侧的温度为t1、t2 ，在定态导热时，导热速率Q不随时间变化，传热面积S和导热系数λ也是常数，则傅立叶定律可简化为 §3－2－4 圆筒壁的定态热传导 化工生产常用圆筒形的设备或容器。圆筒壁的热传导与平壁热传导的不同之处在于圆筒壁的传热面积不是常量，而是随半径而变，同时温度也随半径而变。 §3－3 对流传热 如前所述，由于流体质点的宏观运动（如流动、混和）引起的热传递称为热对流，且当流体内部温度分布不均匀时，必然发生热传导，因此流体的对流总是伴随着热传导。通常将流体流过固体壁面（流体温度和壁面温度不同）时的传热过程称为对流传热，即给热。 §3－3－2 对流传热基本方程 §3－3－3 对流传热分系数 二、物理意义 传热分系数?表示在单位温差下，由对流传热产生的热通量，亦即，当流体与壁面间的温差为1K时，单位时间通过单位传热面积所传递的热量。 §3－3－4 对流传热分系数准数关联式 由于影响对流传热的因素太多，很难用一个普遍公式计算各种情况下的对流传热分系数。所以目前常用量纲分析法把影响?的众多因素组合成若干个无量纲数群（准数），以减少变量，然后用实验确定这些准数间的关系，从而整理出一些经验性的准数关联式，用以计算不同情况下的?。 §3－4 传热计算 換热器的传热计算，主要两类计算：（1）设计型计算，即根据生产任务所给定的热负荷，确定換热器的几何尺寸及结构参数，主要是指传热面积；（2）校核型计算，即对某些換热器，根据它的几何尺寸和结构进行校核，即计算该換热器的传热速率，流体的流量和温度，看是否能满足生产任务（热负荷）的要求。 这两类计算都是以換热器的热量衡算式和总传热速率方程式为依据。 §3－4－1 热量衡量及热负荷的计算 热负荷：一般将生产上要求单位时间内流体温度变化所放出或吸收的热量称为热负荷，用 Qr 表示，单位：W或 J/s 。 当不计操作过程中损失于周围的热量时，据能量守恒原理，在稳态传热过程中，热流体放出的热量应等于冷流体吸收的热量 Qr,h=Qr,c =Qr 热量衡量算式 物理意义：总传热系数K表示当传热平均温度差为1K时，单位时间通过单位传热面积所传递的热量。 K值越大，传热热阻越小（ 1/K ：总传热热阻），单位面积传递的热量就越多。因此K值是衡量换热器性能好坏的一个重要指标。