化工基础理论第4章 传热过程.pptVIP

第4章传热过程;4.1化工生产中的传热过程及常见换热器;4.1化工生产中的传热过程及常见换热器;化工生产对传热的要求有两类，一是要求热量的传递速率要高，目的是增大设备的传热强度、提高生产能力或减小设备尺寸、降低生产费用；另一类那么是要求尽量防止热量传递，需要采用隔热等方法减小传热速率。;换热器的外形;换热器的管束;工业上的传热过程中，冷流体和热流体的接触有三种方式。;2．传热根本方式;③辐射传热是热量以电磁波传递的方式。当物体受热而引起内部原子激发，热能变为辐射能以电磁波形式向周围空间发射，射到另一物体时辐射能局部或全部被吸收又重新变为热能，这种能量传播过程称为热辐射。

其特点是不需要任何传热介质，可在真空中传递。;3．间壁式换热器;图4－1为简单的套管换热器;图4—2为单程列管式换热器。;图4—3为双程列管式换热器。;4.2传导传热;上式称为傅里叶〔Fourier〕定律。定态传热时：;2．间壁式换热器壁面的热传导;Φ=Q/τ=-λA/δ;如下图，热量由管内壁面向管外壁面定态传导，考察厚度为dr的薄层，由博里叶定律得：;又可改写为：;如下图为三层不同材料组成的复合平面壁。定态导热时各分层的传热速率分别为：;第二层;可以看出，过程的总推动力为各层推动力之和，总阻力为各层热阻之和，即对多层壁面的定态热传导，传热推动力和传热阻力具有加和性。

由过程分析还可得到：;多层圆筒壁的热流量式为：;各层交界面上的温度求取：;解：由题意根据多层平壁热流量公式，得：;;保温砖与石棉板的交界面温度t3;例4—2A型分子筛制备中使用的间歇釜式反响器，反响釜的釜壁为5mm厚的不锈钢板(;4.3对流传热;如图为热流体与壁面对流传热及壁面与冷流体的对流传热，工程上将湍流主体和过渡区的热阻予以虚拟，折合为相当厚度为δt的滞流底层热阻，流体与壁面之间的温度变化可认为全部发生在厚度为δt的一个膜层内，通常将这一存在温度梯度的区域称为传热边界层。传热边界层以外，温度是一致的、没有热阻.;式中λ——流体的热导率，;2.对流传热系数的影响因素及其求取;工程???采用量纲分析的方法，将影响h诸多因素归纳为较少的几个量纲为一的特征数群，确定这些特征数在不同情况下的相互联系，从而得到经验性的关联公式。;;当流体被加热时，m＝0.4；当流体被冷却时，m＝0.3。;例4-4在一单程换热器中用120℃的蒸汽将常压空气从20℃加热到80℃,管束为φ38mm×3mm,蒸汽走壳程,空气走管程,其流速为14m·s-1.求管壁对空气的外表传热系数.;液体通过固体壁面被加热的对流传热过程中，假设伴有液相变为气相，即在液相内部产生气泡或气膜的过程称为液体沸腾，又称沸腾传热。液体沸腾的情况因固体壁面温度tw与液体饱和温度ts之间的差值而变化，图4—9为水的沸腾曲线：;图4-9水的沸腾曲线;当温差较小时，加热面上的液体仅产生自然对流在液体外表蒸发，如图中AB段曲线；当Δt逐渐增高时，由于气泡的产生、脱离和上升对液体剧烈扰动，此段情况称为泡核沸腾；;饱和水蒸气与温度较低的固体壁面接触时，水蒸气放出热量并在壁面上冷凝成液体。外表张力的作用而形成许多液滴沿壁面落下，此种冷凝称为滴状冷凝。假设水蒸气和壁面洁净，冷凝液在壁面形成一层完整的液膜，称为膜状冷凝。;表4—2常见流体的外表传热系数大致范围;4.4问壁式热交换的计算;间壁式换热器的传热总方程，适用于传热面为等温面的间壁式热交换过程。

说明定态传热总过程的推动力和阻力亦具加和性;2.传热系数K;当换热器的间壁为单层平面壁时，因A1=A2=A，那么传热系数为：;假设无特殊说明，均为基于管外外表积的K2，其计算式为：;例4—5某有机物生产中使用的搅拌式全混流反响釜，内径为1.0m，釜壁铜板厚8mm〔λ=50W·m-1·K-1〕假设釜内壁面结有垢层厚2mm〔Rh1=0.002W-1·m2·K〕夹套中用115℃的饱和水蒸气进行加热〔h1＝9000W·m-2·K-1〕，釜内有机物温度为80℃〔h2＝250W·m-2·K-1〕。试求该条件下的面积热流量和各热阻的百分率。;解：因反响釜内径1.0m与外径1.16m相差不大，可近似地当作平面壁来处理.取传热面积为;例4－6某列管换热器的管束由Φ25mmX2.5mm的钢管〔λ=45W·m-1·K-1〕组成，热空气流经管程，冷却水在管外和空气逆流流动。管内空气侧的h1为50W·m-2·K-1，管外水侧的h