北化化工原理课件 传热4-1.pptVIP

第四章 传 热 本章重点 1)稳定热传导 2)流体无相变时对流传热系数的计算 3)传热计算(总传热系数的计算) 第一节 概述 4-1传热过程在化工生产中的应用 一、传热：热量的传递过程 二、工业上应用： 几乎所有化学反应过程都需要控制在一定的温度下进行。 有些单元操作，蒸馏、蒸发、干燥等都要一定的温度要求，要输入或输出热量，过程才能进行。 三、化工生产中常遇到的传热问题 1、要求传速率高， 即热量传递情况好（如热交换、烧水加热或冷却）可降低设备费用。 2、传热速率越低越好； 例：高温设备及管道的保温，低温设备及管道的隔热 四、学习目的 1、分析影响传热速率的因素，掌握控制热量传递速率的一般规律，以便根据生产的要求来强化和削弱热量的传递，正确地选择适宜的传热设备和保温方法 2、学会能源的利用（节能） 4-2 传热的基本方式 热传递的原因：物体内温度不同而引起，高温→低温，根据传热机理的不同，将传热分为三种：传导、对流、辐射 一、热传导（conduction） 1、定义：物体内部，直接触两个物体之间存在温差，高温下分子振动剧烈，与相邻分子碰撞，从而将热量转过去。 2、特点：分子之间碰撞，将能量从高→低，没有宏观的位置（即没有位移） 举例：管内壁、壁厚或锅炉等，楼顶隔热砖或建筑用砖采用空心砖。 二、对流（convention） 1、定义：流体质点的位移和混合，将热 能从一处传到另一处。 2、特点：质点位移 举例：工程中通常将流体和固体壁面之间的传热称为对流。 3、分类： ①强制对流（forced convection）：流体的运动是由于受到外力的作用（风机、泵等）所引起 ②自然对流（natural convection）：流体内部冷、热部分的密度不同而引起。 三、辐射（radiation） 1、定义：通过电磁波传递能量的过程。 2、特点：没有媒介 四、相互关系（三种方式）：往往同时出现，很少单独存在 如图所示 定态传热和非定态传热(p140) 传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式 (p140) 直接接触式换热 蓄热式换热 间壁式换热 典型的间壁式换热器(p142) 套管式换热器 单程列管式换热器 双程列管式换热器 热载体及其选择 载热体的温度易调节控制 载热体的饱和蒸汽压较低，加热时不易分解 载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备 价格便宜，来源容易 4-3间壁式换热器中的传热过程 一、传热速率与热流密度(p143) 二、两流体通过间壁的传热过程(p142) 　　　　给热－－导热－－给热 三、传热基本方程式：Q=KA△tm 第二节 热传导 4-2-1 基本概念及傅立叶定律 一 热流量 、热通量q(p143) 二 傅立叶定律 单位时间内传导的热量与温度梯度及垂直于热流方向的截面成正比 Q：导热速率，方向与温度梯度的方向相反，W S：等温面的面积，m2 λ ：导热系数，W/（m·℃ ） 4-2-3 平壁的热传导 单层平壁的热传导 t=f(x) 假设： λ为常数或取壁面范围内的平均值 平壁面积与厚度相比无限大(定态传热) 根据傅立叶定律： 平壁间的热传导公式 x y m2 ℃ /W 4-2-3 平壁的热传导 多层平壁的热传导 λ1 λ2 λ3 t1 t2 t3 t4 t1 t2 t3 t4 定态导热时，Q=Q1=Q2=Q3 4-2-3 平壁的热传导 多层平壁的热传导 接触热阻