化工原理课件传热.ppt

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1、第二章传热概述热传导对流传热沸腾给热与冷凝给热传热过程的计算换热器化工原理2.1概述2.1.1概述2.1.2传热3.传热返回2.1.1概述一、传热的定义传热是指由温度差引起的能量传递。传热即热量传递，热力学第二定律，当无外加功时，热总是从高温向低温自动传递。二、几乎所有的化工生产过程均伴有传热操作1、聚氯乙烯生产：乳液聚合8atm，55℃2、合成氨：300atm，500℃，放热反应3、锅炉烟道气温度800℃，如何利用？4、暖气管道的保温，暖气片的散热。三、传热目的1、加热或冷却，使物料达到指定的温度；3.传热2.1.1概述2、换热，以回收利用热量或冷量；3、保温，

2、以减少热量或冷量的损失。如高温设备的保温，低温设备的保冷。需要解决的问题：1、如何使传热速率快，使设备紧凑？2、如何使传热速率慢，以保温（冷）？四、传热的基本方式1、直接接触式冷热两种流体直接接触，在混合过程中进行热交换。不常用，如凉水塔、热水塔。其传热面积大，设备简单。伴有传质。3.传热2.1.1概述2、间壁式参与传热的两种流体被隔开在固体间壁的两侧，冷、热两流体在不直接接触的条件下通过固体间壁进行热量的交换。3.传热套管式换热器冷溶液进冷溶液出热溶液进热溶液出2.1.1概述传热分三步：热流体壁冷流体3、蓄热式冷热流体交替流过蓄热室的壁面，达到传热目的。3.

3、传热给热给热五、传热过程的经济性及载热体的选择1、载热体：供给或取走热量的流体。起加热作用的：加热剂；起冷却作用：冷却剂。加热剂：热水、饱和蒸汽、矿物油、联苯混合物、熔盐、烟道气等冷却剂：水、空气及各种冷冻剂。2、载热体选择t不很低时，最适宜加热剂—水3.1.1概述在选择载热体时应考虑的几个方面：①载热体的温度应易于调节；②载热体的饱和蒸气压宜低，加热时不会分解；③载热体毒性要小，使用安全，对设备应基本上没有腐蚀；④载热体应价格低廉而且容易得到。3.传热综合而言t<180℃，最适宜加热剂—饱和蒸汽3.1.1概述3、经济性设备费和操作费综合考虑。3.传热冷却：温位下

4、降价值上升载热体温位加热：温位升高价值上升返回六、传热机理特点：物体间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种传热方式。1、传导传热：热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程，简称导热。2、对流传热：流体中质点发生相对位移将热量由流体的某一处传递至另一处的传热过程。①自然对流：由于流体内部各点温度不同，而造成密度差异所引起的粒子宏观的位移。②强制对流：外界机械能（泵、风机、搅拌等）的介入迫使流体粒子发生宏观位移。3、辐射传热：是一种通过电磁波传递能量的过程。七、基本概念1、热流量Q单位时间内热流体通过整个换热器的

5、传热面A传递给冷流体的热量（W=J/s），称为热流量Q。因此与传热面有关。2、热流密度（热通量）q单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）3.传热热流密度与传热面积A大小无关，完全取决于冷、热流体之间的热量传递过程，是反映具体传热过程速率大小的特征量。定态传热：换热器传热面上各点温度不随时间而改变的过程称为定态传热，定态传热的传热速率不随时间变化，即传热速率为常量反之，称为不定态传热3）定态传热和不定态传热3.2热传导过程3.2.1傅立叶定律和导热系数3.2.2通过平壁的定态导热过程3.2.3通过圆筒壁的定态导热过程3.2.4通过多层壁的定态导热过程3.传

6、热返回一、基本概念和傅里叶定律1、温度场：物体或系统内部的各点温度分布的总和2、等温面：温度场中温度相同的点组成的面3、温度梯度：等温面法线方向上的温度变化率或沿热流方向温度变化的强度，温度梯度是向量，正方向指向温度增加的方向3.2.1傅立叶定律和导热系数一、傅立叶定律和导热系数3.传热说明：1、2、“-”表示热流方向与温度梯度方向相反，即热量从高温传至低温。2、—导热系数，是表征材料导热性能的一个参数，导热性能增加。金属的导热系数最大，非金属的固体次之，流体的较小，气体的最小。3.2.1傅立叶定律和导热系数二、导热系数3.传热2、的数量级（w/m.℃）金属：10

7、~102；建筑材料：10-1~10；绝热材料：10-2~10-1；液体：10-1~10；气体：10-2~10-11）定义：当物体传热面积为1m2，传热的两侧面（等温面）间的温度差为1k，传热壁厚为1m时，单位时间内所传递的热量（单位为J），是物质的物理性质之一。3.2.1傅立叶定律和导热系数3.传热3、温度对的影响固体多数均质固体金非金液体气体返回三、平壁的稳态热传导1、平面壁的定态热传导过程速率=推动力/阻力=定值Q3.2.2热传导过程的数学描述3.传热说明：1、热流量Q正比于推动力，反比于热阻2、由可得，3、当，的导热系数。即：返回3.2.4通过多层壁的定态导

8、热过程以3