《传热与蒸发传热》PPT课件

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1、第七章传热与蒸发中药制药工程原理与设备传热第一节概述第二节热传导第三节对流传热第四节热辐射第五节传热计算这堂课讨论的重点是传热的基本原理及其在化工中的应用。通过本章学习，掌握传热的基本原理和规律，并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程的有关问题，并且按照生产需要来选择和优化传热设备。学习目的与要求其它设备60%传热设备40%在设计时进行合理的优化设计使其在满足工艺要求的条件下投资费用最小；在操作中进行强化传热操作过程，进行最优化操作，对节省传热设备投资，节省能源有着重要的意义。第一节概述制药生产中对传热过程的要求1.强化传热过程，如各种换热设备中的传热

2、；2.减缓传热过程，如设备和管道的保温，以减少热损失。第一节概述第一节概述传热过程中热交换的方式1.直接接触式传热；2.蓄热式传热；3.间壁式传热。1.直接接触式传热热冷流体的直接混合进行热交换。传热效果好，设备简单。允许两种流体相互接触的工艺中应用2.蓄热式传热两种流体交替地流过蓄热器。设备结构简单，可耐高温。不能完全避免两种流体间的接触。3.间壁式传热利用固体壁面将进行热交换的两种流体隔开。传热通过壁面进行，换热过程中两种流体不互相接触。传热的基本概念一，传热的基本方式（1）热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分或传递的与之接触的温度较

3、低的另一物体的过程称为热传导。。传热的基本概念一，传热的基本方式（2）对流传热流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程，只能发生在流体中。传热的基本概念一，传热的基本方式（3）热辐射因热的原因而发出辐射能的过程称为热辐射。。传热的基本概念二，热流量和热流密度1.热流量是指在单位时间内通过传热面的热量，用表示，单位为W。2.热流密度是指单位传热面积的所传递的热量，用q表示，单位为W/m2。传热的基本概念三，定态温度场和非定态温度场1.定态温度场温度场内各点的温度仅与位置有关，而与时间无关。2.非定态温度场温度场内各点的温度既与位置有关又与时间无关。连

4、续生产过程中的传热多为稳态传热。第二节热传导温度随距离的变化程度以沿与等温面的垂直方向为最大。通常，将温度为(t+Δt)与t两相邻等温面之间的温度差Δt，与两面间的垂直距离Δn之比值的极限称为温度梯度。温度梯度的数学定义式为对稳态的一维温度场，温度梯度可表示为一、温度场和温度梯度nq温度梯度与热流方向的关系傅立叶定律（Flourier’slaw）描述热传导现象的物理定律。温度梯度导热系数热流量使传热速率为正值传热面积对于一维稳态热传导，其表达式为平壁的稳定热传导（1）单层平壁稳定热传导微分式分离变量后积分：积分式为了更为形象地表达传热速率Q:平壁的稳定热

5、传导（2）多层平壁稳定热传导通过各层平壁截面的热流量相等应用合比定律推广到n层平壁的定态传热:单层平壁的定态传热:三层平壁的定态传热:平壁传热小结圆筒壁的稳定热传导（1）单层圆筒壁稳定热传导微分式分离变量积分：积分式为了更为形象地表达传热速率Q:5.3.4圆筒壁的稳定热传导（2）多层圆筒壁稳定热传导123Q通过各层圆筒壁截面的热流量相等圆筒壁传热小结推广到n层圆筒壁的定态传热:单层圆筒壁的定态传热:三层圆筒壁的定态传热:思考题：假如地球是稳定热传导，地壳的热流量如何计算？t1t2λ第三节对流传热流体的对流传热实质上是耦合了层流内层的热传导和流体主体的热对

6、流两个过程，其传热的主要阻力存在于近壁处的层流内层，该层的传热机理属于热传导。对流传热是一复杂的传热过程，影响对流传热速率的因素很多，而且不同的对流传热情况又有差别，因此对流传热的理论计算是很困难的，目前工程上仍按下述的半经验方法处理。对流热流量=对流传热推动力/对流传热阻力=系数×推动力对流传热速率方程第三节对流传热对流传热速率可由牛顿冷却定律描述温度差局部对流传热系数微分对流传热通量对流传热速率方程第三节对流传热换热器的传热面积有不同的表示方法，可以是管内侧或管外侧表面积。例如，若热流体在换热器的管内流动，冷流体在管间(环隙)流动，则对流传热速率方程

7、式可分别表示为第三节对流传热二、对流传热系数牛顿冷却定律也是对流传热系数的定义式，即对流传热系数在数值上等于单位温度差下、单位传热面积的对流传热速率，其单位为W/(m2·℃)。它反映了对流传热的快慢，α愈大表示对流传热愈快。表7-1列出了几种对流传热情况下α的数值范围。第三节对流传热第四节辐射传热第五节传热计算通过换热器中任一微元面积dS的间壁两侧流体的传热速率方程，可以仿照对流传热速率方程写出，即总热流量微分方程局部总传热系数第五节传热计算或总传热系数第五节传热计算或总传热系数移项后相加，得上式两边均除以，并利用，得总传热系数总传热系数总传热系数设计中

8、应考虑污垢热阻的影响，即管壁外表面污垢热阻管壁内表面污垢热阻总传热系数计算式某些