《化工原理》课件 章节3-1概述.ppt

第 3 章 传 热 3.1.1 传热在化工中的应用 3.1.2 加热剂和冷却剂 3.1.3 冷热流体的接触方式 3.1.4 传热中一些基本概念 3.1.1 传热在化工中的应用 传热：就是热的传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程 。 （1）化工与传热 1）绝大多数化学反应过程都要求在一定的温度下进行，为了使物料达到并保持指定的温度，就要预先对物料进行加热或冷却，并在过程中及时取出放出的热量或补充需要吸收的热量。 2）一些单元操作过程，例如蒸发、蒸馏、干燥等，需要按一定的速率向设备输入或输出热量。 3）在高温或低温下操作的设备，要求保温，以减少它们和外界传热。 4）对于废热也需合理的利用与回收。 (1)加热剂 ①电热：特点是加热能达到的温度范围广，而且便于控制，使用方便，比较清洁。但费用比较高 。 ②饱和水蒸气： 优点：饱和水蒸气的冷凝温度和压强有一一对应的关系，调节饱和水蒸汽的压强就可以控制加热温度，使用方便，而且饱和蒸汽冷凝过程的传热速率快。 缺点：饱和水蒸气冷凝传热能达到的温度受压强的限制。 （1）直接接触式传热 直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。 （2）蓄热式换热 蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。 （1）温度场和等温面 温度场 ：物体或系统内部的各点温度分布的总和 传热速率（热流量 ）Q 单位时间内通过传热面的热量，单位为w。 热通量（又称为热流密度或传热速度）q 单位传热面积的传热速率。单位为w/m2 传热速率与热通量的关系为 * * 3.1 概 述 （2） 化工生产中传热过程的两种情况 ① 强化传热：各种换热设备中的传热。 ② 削弱传热：如对设备和管道的保温，以减少热损失 3.1.2 加热剂和冷却剂 ③烟道气 烟道气的温度可达700℃以上，可以将物料加热到比较高的温度 。 缺点：传热速度慢，温度不易控制。 ④高温载热体： 优点：沸点高（饱和蒸汽压低），化学性质稳定。 (2）冷却剂 一般采用水、空气、冷冻盐水液氨等作为冷源。 3.1.3 冷热流体的接触方式 （3）间壁式换热 间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。 传热过程可分为三步： 热流体将热量传给固体壁面（对流传热） 热量从壁的热侧传到冷侧（热传导） 热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热） 壁的面积称为传热面，是间壁式换热器的基本尺寸。 温度场的数学表达式为 稳定温度场 不稳定温度场 温度场中各点的温度随时间而改变 温度场中各点的温度不随时间而改变 等温面：温度场中温度相同的点组成的面 3.1.4 传热中一些基本概念 （2）温度梯度 温度梯度：等温面法线方向上的温度变化率，用gradt表示 温度梯度是向量，正方向指向温度增加的方向。 对于一维稳定的温度场，温度梯度可表示为 ： 传热温差以△T表示，热阻通常以R或r表示 （3）传热速率和热通量 * *