《换热设备》PPT课件

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1、第四章换热设备目录第一节 传热基本知识第二节传热基本计算第三节常见换热器全国高等学校高职高专药品类专业卫生部“十一五”规划教材《生物制药设备》学习目标知识目标1.了解传导传热、对流传热的基本原理；2.熟练传导传热、对流传热的基本计算方法；3.掌握各种换热器的结构、工作原理。能力目标1.学会传导传热和对流传热的基本计算；2.掌握各类换热器的性能。热是一种特殊形式的能量，任何物体都具含有热。物体所含热的多少可以用温度来度量，温度越高说明物体所含的热越多。高温物体可以将热释放给低温物体，物体间的温差越大，释放热的趋势越大。热被释放的过程成

2、为传热，所释放的数量叫热量。在传热的过程中，高温物体降温，低温物体升温，这表明冷热两物体发生了热交换过程，实现冷热物体交换的设备叫热换器。第一节 传热基本知识一、传热基本概念1.温度场和等温面物质系统内各空间点上温度的集合称为温度场同一时刻具有相同温度的各点所组成的空间曲面称为等温面。由于高温物体是全方向释放热量，因此由高温物体与环境物质所组成的三维系统中各空间点都分布热，形成各空间点的温度。温度场是时间和空间坐标的函数。在温度场中，各空间点的温度大小与该店所处的位置有关，离高温物体越近数值越大，反之越小。2.定态传热和非定态传热如

3、果各空间点的温度不随时间改变，这种传热过程称为定态传热，这种温度场叫三维稳态温度场。如果各空间点的温度随时间而改变，这种传热过程是非定态传热，这种温度场则称为三维非稳态温度场，又叫瞬态温度场。3.温度梯度两相邻等温面之间的温度差。温度梯度是向量，其方向垂直于等温面，它的正方向是指向温度增加的方向。二、常见换热方式（一）热载体热源一次热源自身产生能量的物质—如煤碳、天然气、石油和电加热器等二次热源从一次热源吸收热量，再将热量释放并加热物料的物质即热载体，常用的有水蒸汽、矿物油、有机液体等（二）常见换热方式1.直接混合换热将冷、热流体直

4、接混合而进行的热交换2.间壁式换热冷、热流体通过固体壁传热的过程3.蓄热式换热蓄热介质吸收热量后释放给低温流体的过程三、传热速率和热通量1.传热速率Q单位时间内通过传热面的热量，单位或。2.热通量q单位时间内通过单位面积的热量。其单位为，或为传热面积，单位第二节传热基本计算一、热传导基本计算通过物质分子、原子或电子的运动，热量从物体的高温部位向低温部位，或者，热量从高温物体向低温物体直接传递的过程称为热传导。（一）基本知识1.傅立叶定律在一质量均匀、理化性质稳定的固体内进行热传导时，传热速率与温度梯度以及垂直于热流方向的表面积成正比

5、。2.导热系数热传导速率等温表面的面积温度梯度物质的导热系数，单位为或。导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量，它是表征物质导热性能的重要参数，导热系数越大，物质导热能力越强。负号代表热流方向与温度梯度方向相反（二）基本计算1.平壁热传导传热速率的计算（1）单层平壁b---单层平壁厚度，单位mS---单层平壁传热面积，单位㎡R--总传热面积为S的导热热阻,单位为。单层平壁热通量计算式为（2）多层平壁传热速率计算式层与层之间接触良好,接触的两表面温度相同，属于定态一维传热。例题1：如所示，通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度分别

6、为550℃、400℃、350℃和250℃，试求各平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。解：多层平壁的热传导过程中，各层热通量相等，即所以答：的比例为1:3:6。2.圆筒壁的热传导传热速率计算式（1）单层圆筒壁的传热速率计算有一足够长的单层圆筒，其长度为L，圆筒内壁半径为，外壁半径为，沿圆筒长度方向无热损失，热量从内壁向外壁进行径向一维定态传热，圆筒内无热源，圆筒壁的导热系数为常数。通过对热量在径向上传递过程的分析，可得出传热速率计算式为(2)多层圆筒壁的传热速率计算式在多层圆筒壁中，各层的传热速率相同，热通量不同。例题2如图所示，

7、在外径的蒸汽管道外包绝热层。绝热层的导热系数为。已知蒸汽管外壁160℃，要求绝热层外壁温度低于50℃，且每米管长的热损失不超过，试求绝热层最小厚度。解：已知管道长度L=1m,最大传热速率根据单层圆筒壁传热速率计算公式绝热层最小厚度为：答：绝热层最小厚度为25.6mm.二、对流传热基本计算流体与固体壁面间的传热过程称为对流传热。（1）自然对流传热因流体各部位温度不同，产生了密度差异，使流体发生相对运动，从而引发的热量传递过程（2）强制对流传热使用泵、风机或其它外力推动流体流动而产生的热量传递过程（一）对流传热基本知识1.对流传热过程分

8、析阻力主要来自滞流内层：由于流体质点平行于壁面流动，在传热方向上无混合过程，过渡层界面处的温度与贴近壁面处流体的温度有较大的差距，因此主要是热传导传热。2.牛顿冷却定律热流体对固体壁面对流传热速率表达式为称为局部对流传热系数，单位为。