传热过程基础.doc

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1、宁夏大学化学化工学院化工原理电子教案第五章传热过程基础第一节传热导论传热：冷热物体间的热量交换。一、传热在化工中的应用：1.加热2.去热3.隔热4.热能的综合利用二、传热方向。高温低温，推动力是温差ΔT。传热速率q、阻力R与推动力ΔT之间的关系三、学习本章的目的：研究传热机理，了解设备结构，强化传热过程。强化传热：提高传热速率Q，即提高单位时间传热量。第二节传热物理量与传热基本方程一、传热中的一些物理量和单位：1.热量：是能量的一种形式。用Q表示，[J]；2.传热速率：单位时间内传递的热量[]即[]；3.热强度（热通量

2、、热流密度）：单位时间、单位传热面积所传递的热量。[]；4.焓:单位质量的物质所具有的热量称为焓。[J/㎏]或[J/mol]5.潜热：单位质量的物体在一定的温度下发生相变时所吸收或放出的热量；6.恒压比热：压强恒定时（常指一个绝对大气压）单位质量的物体温度升高1[K]时所需要的热量。[]或[]；7.显热：物体的质量与比热及温度变化值的乘积。[]。二.稳态传热与非稳态传热当与热流方向垂直的任一截面上、某点的温度和传热速率随位置变化而不随时间而变化时，称为稳态传热。当与热流方向垂直的任一截面上、某点的温度和传热速率既随位置

3、变化又随时间而变化时，称为非稳态传热。三、工业上的换热方法1.直接换热（混合式换热）冷热两种流体在换热中直接混合而交换。例如:硫酸工业中，对高温的炉气进行降温，就是用冷水与直接接触进行换热。36/36/宁夏大学化学化工学院化工原理电子教案2.间壁换热：冷热流体处于固体壁面的两侧，热流体将热量传给壁面，通过间壁由另一壁面将热量传给冷流体。3.蓄热式换热：热流体通过炉内，放出热量使炉温升高，然后将需要加热的冷流体通过炉内，吸收热量炉温下降，然后使热流体再次入炉，如此交替使冷、热流体换热。四，热量传递的基本方式1.导热（热传

4、导）：物体分子振动或物体内部自由电子的转移而引起的传热过程。（可以发生在固、液、气三相中。）2.热对流（给热）：流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程。（仅发生在流体中，如气体、液体。）3.热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。（固、液、气都可以进行热辐射，一般以上才考虑热辐射影响。）五.总传热速率方程=—传热速率[]；—总传热系速[]；—传热面积[]；—平均温度差[]。K的物理意义：36/36/宁夏大学化学化工学院化工原理电子教案当，即。是单位面积，单位温度差时的总传热速率。我们比较传热系数的好坏，只比

5、较K值大小就行了。如同流体内摩擦力大小，只比较粘度就可以了。为了强化传热过程，即，为了研究我们以间壁传热为例，必须进行传热过程的分析：热流体给热管壁内侧导热管壁外侧给热冷流体TtT>>>t第三节热传导5.3.1热传导与傅立叶定律一、热传导（又称导热）现象：火棍温度是物体平均动能的量度。导热：所有物体（固、液、气）均由分子组成，有温差、分子振动快慢有差异，振动速度快的分子将其本身动量（）传递给邻近振动速度较慢的分子，热量就这样从高温向低温的传递下去，导热就其本质上讲：分子振动传热。二、温度场和温度梯度1.温度场：任一瞬间

6、物体或系统内各点温度分布的总和。一般情况下，物体内任一点的温度为该点的位置及时间的函数，故温度场的数学表达式为：若温度场内各点的温度随时间而变，此温度场为不稳定场；若温度场内各点的温度不随时间而变，即为稳定温度场，（与稳定流动相似）其数学表达式为：在特殊的情况下，若物体内的温度仅沿一个坐标方向发生变化，此温度场为稳定的一维温度场，即：。2.等温面：温度场中同一时刻下，相同温度各点所组成的面称为等温面。3.温度梯度：两相邻等温面（）及之间的温度差，与该两面之间的垂直距离36/36/宁夏大学化学化工学院化工原理电子教案之比

7、值的极限称为温度梯度。温度梯度的数学定义式为：gradt=，(其含义是温度只随而变化，其它因素可作为常量。对稳定的一维温度场，温度梯度可表示为：。三.傅立叶定律表示通过等温表面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比，即：—导热速率，即单位时间内传导的热量[]；—与传热面相垂直厚度[m]；—等温表面的面积[]；—比例系数，称为导热系数[]式中的负号表示热流方向和温度梯度的方向相反。5.3.2导热系数由傅式写为：,[m2]，t=1[℃][m]上式即为导热系数的定义式,导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量。（热通量：单位

8、面积上的传热速率。）我们比较物体导热速率大小，只要比较导热系数就行了。一、影响的因素：.不同的物体有不同的，（与分子距离有关）2.同种物体的化学组成愈纯、越大，如纯铜[千卡/米.时.]如纯铜中含有微量的砷时[千卡/米.时.].内部结构愈紧密、值愈大，如聚异氰酸酯塑料[千卡/米.时.]而聚异氰酸酯泡沫塑料（低温保冷材料），[千卡/米