《传热及换热器》课件.pptVIP

**********************传热及换热器传热是工程热力学的重要分支之一，广泛应用于各种工程领域。换热器是传热过程的关键设备，广泛应用于能源、化工、冶金、机械等行业。本课件将深入探讨传热原理及换热器应用。课程内容概述换热器类型涵盖板式、壳管式、管式等多种类型，深入分析其结构特点和应用场景。热力学基础从热力学角度解释传热现象，理解能量传递和转换的规律。传热机理详细阐述导热、对流和辐射三种传热方式，并分析影响因素。换热器设计掌握换热器设计的基本原理和方法，包括热量平衡、传热计算、优化设计等。热量传递的方式11.导热热量通过物体内部的分子热运动传递，温度差越大，传递的热量越多。22.对流热量通过流体的运动来传递，流体温度升高后会上升，温度低的流体则下降，形成对流循环。33.辐射热量通过电磁波的形式传递，例如太阳辐射到地球的热量，不需要介质也能传递热量。导热原理及影响因素热传递机制导热是通过物质的原子或分子之间的相互作用传递热量的过程。原子或分子振动，并将热能传递给邻近的原子或分子。温度梯度导热总是从温度较高的区域传递到温度较低的区域，其传递速率与温度梯度成正比。材料性质材料的导热系数是衡量其导热能力的指标，材料的导热系数越高，其导热能力越强。传热面积传热面积越大，热传递速率越高。传热面积是热传递过程中热量传递的有效面积。导热系数的测量导热系数是一个重要的热物理参数，反映了材料传热的能力。实验方法用于确定材料的导热系数，提供可靠数据用于工程应用。方法原理适用范围稳态法在稳定热流条件下，测量材料两侧的温差和热流密度，计算导热系数。适用于固体材料的导热系数测量。非稳态法利用材料的温度随时间的变化来测量导热系数。适用于固体和液体材料，特别适用于测量薄层材料的导热系数。导热方程及边界条件傅里叶定律描述了热量通过物体的传导速率。它是一个基本方程，可以用来分析和计算导热过程。为了准确求解导热方程，需要定义边界条件。1边界条件指定传热边界处的温度或热通量2傅里叶定律描述热传导速率与温度梯度之间的关系3导热方程基于热平衡和傅里叶定律建立的偏微分方程边界条件可以是已知的温度、热通量或混合边界条件。它们定义了物体与周围环境之间的热交换关系。通过应用边界条件，可以精确求解导热方程，从而获得物体内温度分布和热流量信息。一维稳态平板传热1导热过程分析平板热量传递方向只有一个，热量从高温表面传递到低温表面。2温度分布平板的温度分布沿着厚度方向线性变化，温度梯度为常数。3计算公式可以使用傅里叶定律来计算平板的热流量，即热流量与温度梯度成正比。一维稳态圆柱体传热1导热系数圆柱体导热系数影响热量传递速率2圆柱体半径半径越大，热量传递距离越长3温度差温度差越大，热量传递越快4圆柱体长度长度影响热量传递面积圆柱体传热是常见传热问题，例如管道内的热量传递。影响因素包括导热系数、圆柱体半径、温度差以及圆柱体长度。一维稳态球体传热温度分布球体内部温度沿半径方向变化，中心温度最高，表面温度最低。传热速率传热速率与球体表面积、内外表面温度差以及热导率成正比。热阻球体内部存在热阻，阻碍热量传递，热阻的大小与球体半径和热导率有关。瞬态传热瞬态传热是指物体内部温度随时间变化的传热过程。与稳态传热相比，瞬态传热更加复杂，因为它不仅涉及到温度的分布，还涉及到温度随时间的变化。1温度场随时间变化温度分布随时间变化2传热速率随时间变化传热速率随时间变化3热量积累物体内部热量积累或释放内部热源的传热热量产生许多工程应用中，热量来自内部，如电加热元件、化学反应或核反应。内部热源的存在会改变传热过程，导致温度分布更加复杂。常见情况例如，发热电缆、燃气管道、燃烧室和核反应堆等，都存在内部热源。内部热源的传热分析需要考虑热源的强度、分布和热量传递方式等因素。热量交换原理热量传递热量交换器通过热量传递实现不同流体之间热量的转移。温度变化热量交换器使热流体温度下降，冷流体温度上升。效率评估热量交换器的效率取决于流体性质、流速和换热面积。换热器类型及特点板式换热器结构紧凑，传热效率高，应用广泛。筒壳式换热器应用广泛，但结构复杂，传热效率相对较低。管式换热器结构简单，易于维护，但传热效率较低。板式换热器板式换热器是一种高效紧凑的换热设备。它由一系列薄板组成，这些板之间有通道，用于流体流动。板式换热器具有传热效率高、占地面积小、重量轻等优点，在化工、电力、食品等领域应用广泛。筒壳式换热器筒壳式换热器是一种常见的换热