第四章传热 合比:a/b=c/d=e/f 则(a+b)/b=(c+d)/d (a-b)/b=(c-d)/d (a+c)/(b+d)=/f a+c+……b+d+…-a/b=c/d=…
第四章 传 热 合比:a/b=c/d=e/f…… 则 (a+b)/b=(c+d)/d (a-b)/b=(c-d)/d (a+c)/(b+d)=e/f a+c+……/b+d+……=a/b=c/d=……
第一节:概述 传热过程在化工中的应用 传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程,通 常来说有温度差的存在就有热的传递,也就是说温差的存在是 实现传热的前提条件或者说是推动力,在化工中很多过程都直 接或间接的与传热有关。但是进行传热的目的不外乎是以下三 种 1.加热或冷却 2.换热 3.保温 可见,传热过程是普遍存在的
传热 过程在化工中的应用 传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程，通 常来说有温度差的 存在就有热的传递，也就是说温差的存在是 实现传热的 前提条件或者说是推动力，在化工中很多过程都直 接或间接的与传热有关。但是进行传热的 目的不外乎是以下三 种： 1.加热或冷却 2.换热 3.保温 可见，传热过程是普遍存在的。 第一节：概述
传热的三种基本方式 根据传热的机理不同,热传递有三种基本方式:热传导,热对流 和热辐射。 热传导(导热) 个物体的两部分连续存在温差,热就要从高温部分向低温部分传递, 直到个部分的温度相等为止,这种传热方式就称为热传导 物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微 观粒子的热运动而产生的热量传递 热传导现象可以用傅立叶( Fourier)定律来描述
传热的三种基本方式 根据传热的机理不同，热传递有三种基本方式：热传导，热对流 和热辐射。 热传导（导热） 一个物体的两部分连续存在温差，热就要从高温部分向低温部分传递， 直到个部分的温度相等为止，这种传热方式就称为热传导。 物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微 观粒子的热运动而产生的热量传递 热传导现象可以用傅立叶(Fourier)定律来描述
对流传热 热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换,热对 流是流体所特有的一种传热的方式,即存在气体或液体中,在固 体中不存在这种传热方式。其中只有流体的质点能发生的相对位 移。据引起对流的原因不同可分为:自然对流和强制对流。 热对流与流体运动状况有关,热对流还伴随有流体质点间的热传 导,工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热,即包 含了热传导和热对流 对流传热通常用牛顿冷却定律来描述,牛顿冷却公式表明,单位 面积上的对流传热速率与温差成正比关系。 热辐射 热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。一切物体都能以这种 方式传递能量,而不借助任何传递介质。通常在高温下热辐射才 是主要方式
对流传热 热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换，热对 流是流体所特有的一种传热的方式，即存在气体或液体中，在固 体中不存在这种传热方式。其中只有流体的质点能发生的相对位 移。据引起对流的原因不同可分为：自然对流和强制对流。 热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随有流体质点间的热传 导，工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热，即包 含了热传导和热对流。 对流传热通常用牛顿冷却定律来描述,牛顿冷却公式表明，单位 面积上的对流传热速率与温差成正比关系。 热辐射 热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。一切物体都能以这种 方式传递能量，而不借助任何传递介质。通常在高温下热辐射才 是主要方式
传热方式机理先决条件具体条件特点 热传导微观粒子 物质内传热 ∠T>0 的动量交换 接触无宏观位移 冷热质团 传导/对流 热对沉的混合 ∠T>0 混合 的联合作用 热辐射 射线的 温度高时 ∠T>0 辐射和吸收 不需要才明 显(E∝T4)
传热方式 机 理 先决条件 具体条件 特 点 热传导 微观粒子 的动量交换 ⊿T>0 接触 物质内传热 无宏观位移 热对流 冷热质团 的混合 ⊿T>0 混合 传导/对流 的联合作用 热辐射 射线的 辐射和吸收 ⊿T>0 不需要 温度高时 才明显(E∝T4)
三种类型换热器 (1)直接混合式——将热流体与冷流体直接混 合的一种传热方式。很多人看过电影“洗澡 吧,老式澡堂中水池的水,是将水蒸汽直接通 米 人冷水中,使冷水加热,此即直接混合式。如 图所示。北方许多工厂的澡堂,仍然采用这种 水 办法。 (2)蓄热式一—先将热流体的热量储存在热载体 上,然后由热载体将热量传递给冷流体、此即 蓄热式换热器。如图所示。炼焦炉中煤气燃烧 系统就是采用蓄热式换热。 热流体
三种类型换热器 (1) 直接混合式——将热流体与冷流体直接混 合的一种传热方式。很多人看过电影“洗澡” 吧，老式澡堂中水池的水，是将水蒸汽直接通 人冷水中，使冷水加热，此即直接混合式。如 图所示。北方许多工厂的澡堂，仍然采用这种 办法。 (2)蓄热式——先将热流体的热量储存在热载体 上，然后由热载体将热量传递给冷流体、此即 蓄热式换热器。如图所示。炼焦炉中煤气燃烧 系统就是采用蓄热式换热
(3)间壁式——热流体通过间壁将热量传递给冷流体,化工 中应用极为广泛。有夹套式热交换器;蛇形式热交换器;套 管式热交换器;列管式热交换器;板式热交换器。如图所示 冷流体 热流体
(3)间壁式——热流体通过间壁将热量传递给冷流体，化工 中应用极为广泛。有夹套式热交换器；蛇形式热交换器；套 管式热交换器；列管式热交换器；板式热交换器。如图所示
热体 流 冷流 体 夹套式换热器 套管式换热器(1一内管2—外管)
夹套式换热器 热 流 体 T1 T 2 t2 t1 冷 流 体 套管式换热器（1—内管 2—外管）
单程列管式换热器 1一外壳2—管束3、4—接管5一封头6—管板7—挡板 双程列管式换热器 1一壳体2—管束3一—挡板4—隔板
单程列管式换热器 1 —外壳 2—管束 3、4—接管 5—封头 6—管板 7—挡板 双程列管式换热器 1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板
稳定传热和不稳定传热 稳定传热:在传热体系中各点的温度只随换热器的位置的 变化而变,不随时间而变.特点:通过传热表面的传热速率为 常量,热通量不一定为常数 不稳定传热:若传热体系中各点的温度,既随位置的变化, 又随时间变化。特点:传热速率、热通量均为变量。通常连续生 产多为稳定传热,间歇操作多为不稳定传热 化工过程中连续生产是主要的,因而我们主要讨论稳定传热。 传热速率方程 传热速率有两种表示方法 1.热流量(传热速率Q:单位时间内在整个传热面积上由热流体 传给冷流体的热量。 2.热通量(热流密度q):单位传热面积上通过的热流量。 9=0/A
稳定传热和不稳定传热 稳定传热：在传热体系中各点的温度只随换热器的位置的 变化而变，不随时间而变．特点：通过传热表面的传热速率为 常量，热通量不一定为常数。 不稳定传热：若传热体系中各点的温度，既随位置的变化， 又随时间变化。特点：传热速率、热通量均为变量。通常连续生 产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。 化工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论稳定传热。 传热速率有两种表示方法: 1.热流量(传热速率Q): 单位时间内在整个传热面积上由热流体 传给冷流体的热量。 2.热通量(热流密度q): 单位传热面积上通过的热流量。 传热速率方程 q = Q / A