化工原理传热课件.ppt

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1、第4章传热1主要内容4.1概述4.2热传导4.3对流传热概述4.4对流传热系数关联式4.5传热过程计算4.6辐射传热4.7换热器2基本要求了解热传导基本原理，掌握傅立叶定律及平壁、圆筒壁的热传导计算；了解对流传热的基本原理、牛顿冷却定律及影响对流传热的因素；掌握对流传热系数的物理意义和经验关联式的用法、使用条件及注意事项；了解辐射传热的基本概念及基本定律；熟练掌握传热过程的计算，传热基本方程式、热流量、平均传热温度差、总传热系数的计算；了解强化传热过程的途径；了解工业生产中常用的换热器类型、结构、特点；掌握列管式换热器的设计、选型。34.1概述第4章传热4传热热量从高温

2、度区向低温度区移动的过程称为热量传递，简称传热。一是强化传热过程，如各种换热设备中的传热。二是削弱传热过程，如对设备或管道的保温，以减少热损失。化工生产中对传热过程的要求概述传热的推动力温度差传热的方向高温向低温54.1概述4.1.1传热的基本方式第4章传热61.热传导（又称导热）若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(又称导热)。相互接触的物质之间静止的物质内部层流流动的物质内部热传导(导热)发生在71.热传导（又称导热）热传导的机理在金属固体中，热传导起因于自由电子的运动；在不良导体的固体中和大部分液体中

3、，热传导是通过晶格结构的振动，即原子、分子在平衡位置附近的振动来实现的；在气体中，热传导则是由于分子不规则运动而引起的。8流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流(简称对流)。热对流仅发生在流体中。依据流体中产生对流的原因，又可将对流分为：对流2.热对流（对流）自然对流强制对流9流体流过固体表面时发生传热过程，即是热由流体传到固体表面(或反之)的过程，通常将它称为对流传热(又称为给热)。2.热对流（对流）对流传热注意：热对流和对流传热是两个不同的概念。103.热辐射因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。热辐射的特点是：热辐射①不需要任何介质，可

4、以在真空中传播；②不仅有能量的传递，而且还有能量形式的转移；③任何物体只要在热力学温度零度以上，都能发射辐射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才能成为主要的传热方式。114.1概述4.1.1传热的基本方式4.1.2传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式121.直接接触式换热和混合式换热器132.蓄热式换热和蓄热器143.间壁式换热和间壁式换热器①热流体侧的对流传热②间壁的导热③冷流体侧的对流传热三个串联传热环节图4-3间壁两侧流体间传热对流传热导热对流传热154.1概述4.1.1传热的基本方式4.1.2传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式4.1.3典型的间壁式换

5、热器161.套管式换热器172.管壳式换热器壳体、管板、管束、顶盖（封头）、挡板îíì纵向横向182.管壳式换热器19图4-5单程管壳式换热器1-外壳2-管束3、4-接管5-封头6-管板7-挡板8-泄水池2.管壳式换热器动画202.管壳式换热器图4-6双程管壳式换热器1—壳体2—管束3—挡板4—隔板动画214.1概述4.1.1传热的基本方式4.1.2传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式4.1.3典型的间壁式换热器4.1.4传热速率和热通量22q，单位面积的传热速率，J/(s,m2)，W/m2。Q，单位时间内通过传热面的热量，J/s，W。基本概念传热速率热通量整个传热

6、面的热阻单位传热面积的热阻传热速率=传热推动力(温度差)/传热热阻234.1概述4.1.1传热的基本方式4.1.2传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式4.1.3典型的间壁式换热器4.1.4传热速率和热通量4.1.5稳态传热和非稳态传热24稳态传热和非稳态传热如不加说明一般都指稳态传热过程。物理量不随时间而变物理量不随时间变化稳态传热非稳态传热254.1概述4.1.1传热的基本方式4.1.2传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式4.1.3典型的间壁式换热器4.1.4传热速率和热通量4.1.5稳态传热和非稳态传热4.1.6载热体及其选择26在化工生产中，物料在换热器内

7、被加热或冷却时，通常需要用另一种流体供给或取走热量，此种流体称为载热体。1.定义起加热作用起冷却作用载热体高温载热体（加热剂）低温载热体（冷却剂）272.载热体的选择及常用载热体载热体的温度易调节控制；载热体的饱和蒸气压较低,加热时不易分解；载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备；价格便宜，来源容易。载热体的选择要求加热剂适用温度，℃热水40～100饱和蒸汽100～180矿物油180～250联苯混合物255～380（蒸汽）熔盐142～530烟道气加热剂～1000冷却剂适用温度，℃水0～80空气>30盐水0～－15氨蒸汽<－15～－30