第5章化工原理传热学ppt课件.ppt

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1、第五章传热学--内容提要--5.1概述5.2热传导5.3两流体间的热量传递5.4给热系数5.5辐射传热5.6传热设备5.7填料床层的传热分析第五章传热学.学习要求（1）.本章学习目的通过本章学习，重点掌握传热学基本原理，并运用这些原理和规律去分析和解决冶金和化工生产中传热过程的有关问题：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；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；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，

2、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；填料床层的传热过程分析与计算此外，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。（2）    本章应掌握的内容三种传热方式的基本概念与基本方程式的应用；单壁、多层壁热传导计算；牛顿定律、常用准数及对流传热系数关联式应用；热辐射斯蒂芬玻尔兹曼定律、两固体间的相互辐射；填料床层内热流量计算与热平衡分析。5.1概述氧化铝管道化溶出aluminatubedigestion熔盐加热系统是管道化溶出的关键工序，管

3、道化溶出工艺中，氧化铝矿浆加热过程全部在多套管中完成。（1）传热在工业中的应用回转窑：有气体流动、燃料燃烧、热量传递和物料运动等过程所组成的。回转窑回转窑使燃料能充分燃烧，燃料燃烧的热量能有效的传给物料，物料接受热量后发生一系列的物理化学变化，最后形成成品熟料。热的传递是由于物体内部或物体之间的温度不同而引起的。根据热力学第二定律，热量总是自动地从温度较高的物体传给温度较的物体；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传热的

4、推动力温度差传热的方向高温向低温（2）传热的三种基本方式热传导（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发生在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，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。流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程，称为热对流(

5、简称对流)。热对流仅发生在流体中。工业生产中经常遇到的是流体流过固体表面时，热能由流体传到固体壁面，或者由固体壁面传入周围流体，这一过程称为对流给热，简称给热依据流体中产生对流的原因，又可将对流分为：热对流（对流）自然对流：当流体内存在温度不均匀分布而形成密度的差异，也会发生对流而传热强制对流：用机械能使流体发生对流而传热，例如搅拌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：①不需要任何介质，可以在真空中传播；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

6、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。实际上，上述三种传热方式，很少单独存在，而往往是三者不同主次的组合q，单位时间内通过单位传热面积传递的热量，J/(s,m2)，W/m2。Q，单位时间内通过传热面积传递的热量，J/s，W。热流量热通量（或热流密度）传热速率=传热推动力(温度差)/传热热阻（3）传热速率与热阻(1)（4）稳态传热和非稳态传热物理量不随时间而变物理量随时间变化稳态传热非稳态传热温度随时间而改变的温度场称为不稳定温度场；若各点的温度均不随时间而改变

7、，则称为稳定温度场5.2.1 傅里叶定律5.2.2热导率5.2.3平壁的稳定热传导5.2.4圆筒壁的稳定热传导5.2热传导温度的分布状况。沿等温面法线方向的温度的变化率。温度梯度是向量，其方向垂直于等温面，并以温度增加的方向为正，与热量传递的方向相反。Qət/ənΔntt+Δt温度场温度梯度等温面和等温线5.2.1傅里叶定律(2)傅里叶（Fourier）定律傅立叶定律表明导热速率与温度梯度及传热面积成正比，而热流方向却与温度梯度方向相反。Qət/ənΔntt+Δt导热通量q与温度梯度成正比；λ：比例系数，

8、称为热导率，W•m-1•K-1(3)5.2.2导热系数②是物质的固有性质，是分子微观运动的宏观表现。①在数值上等于单位温度梯度下的热通量，故物质的越大，导热性能越好。③与物质的种类、热力学状态（T、P）有关。金属固体>非金属固体>液体>气体T，气体，水，其它液体的。5.2.3平壁的热传导假设：①导热系数不随温度变化，或可取平均值；②一维稳态；③忽略热损失。单层平壁热传导对平壁一维稳态热传导积分并整