第四章 传热
第四章 传 热
第一节概述 一、传热过程的应用 在物体内部或物系之间，由于存在温度差而产生的热量传递 的现象，称为传热。 许多单元操作，如蒸发、精馏、干燥、结晶、冷冻、吸收和 萃取等，无不直接或间接与传热有关。 氮肥生产：N2+3H2773ka→2NH,→液氨（冷却冷凝与气体分离） 物料的加热与冷却 热量与冷量的回收利用 设备与管路的保温
第一节 概 述 一、传热过程的应用 在物体内部或物系之间，由于存在温度差而产生的热量传递 的现象，称为传热。 许多单元操作，如蒸发、精馏、干燥、结晶、冷冻、吸收和 萃取等，无不直接或间接与传热有关。 应用 物料的加热与冷却 热量与冷量的回收利用 设备与管路的保温 : 3 2 ( ) 3 773 . 氮肥生产 N2 + H2 ⎯⎯K ⎯⎯cat → N H ⎯→液氨 冷却冷凝与气体分离
反应器 加热炉 反应物 换热器 冷却水 反应产物 燃科 氢气 加氢反应
加氢反应
化工过程 中的传热 削弱传热 强化传热 设备和管 各种换热 道的保温，以 设备中的传热 减少热损失， ，以增大传热 速率
削弱传热 设备和管 道的保温，以 减少热损失. 化工过程 中的传热 强化传热 各种换热 设备中的传热 ，以增大传热 速率
热源 1)电热： 特点是加热能达到的温度范围广，而且便于控制，使用 方便，比较清洁。但费用比较高。 2)饱和水蒸气： 优点：饱和水蒸气的冷凝温度和压强有一一对应的关系， 调节饱和水蒸汽的压强就可以控制加热温度，使用方便， 而且饱和蒸汽冷凝过程的传热速率快。 缺点：饱和水蒸气冷凝传热能达到的温度受压强的限制
1）电热： 特点是加热能达到的温度范围广，而且便于控制，使用 方便，比较清洁。但费用比较高 。 2）饱和水蒸气： 优点：饱和水蒸气的冷凝温度和压强有一一对应的关系， 调节饱和水蒸汽的压强就可以控制加热温度，使用方便， 而且饱和蒸汽冷凝过程的传热速率快。 缺点：饱和水蒸气冷凝传热能达到的温度受压强的限制。 热源
3) 烟道气 烟道气的温度可达700°℃以上，可以将物料加热到比较 高的温度。 缺点：传热速度慢，温度不易控制。 4)高温载热体： 优点：沸点高（饱和蒸汽压低），化学性质稳定。 冷源 一般采用水、空气和冷冻盐水等作为冷源
3）烟道气 烟道气的温度可达700℃以上，可以将物料加热到比较 高的温度。 缺点：传热速度慢，温度不易控制。 4）高温载热体： 优点：沸点高（饱和蒸汽压低），化学性质稳定。 一般采用水、空气和冷冻盐水等作为冷源。 冷源
传热的三种基本方式 热的传递是由于物体内或系统内的两部分之间的温度差而 引起的，净的热流方向总是由高温处向低温处流动。根据 传热机理不同，热传递有三种方式：传导、对流和辐射 热传导： 热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一 物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接 触的低温物体传热的过程。导热是静止物体的一种传热方 式，不依靠物质的宏观位移
二、传热的三种基本方式 热的传递是由于物体内或系统内的两部分之间的温度差而 引起的，净的热流方向总是由高温处向低温处流动。根据 传热机理不同，热传递有三种方式：传导、对流和辐射 热传导： 热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一 物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接 触的低温物体传热的过程。导热是静止物体的一种传热方 式，不依靠物质的宏观位移
热传导在气、液、固中均可以进行，但传导的机理不同。 气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 固体 导电体：自由电子在晶格间的运动 非导电体：通过晶格结构的振动实现 液体 机理复杂 特点：静止介质中的传热，没有物质的宏观位移
热传导在气、液、固中均可以进行，但传导的机理不同。 气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 固体 导电体：自由电子在晶格间的运动 非导电体：通过晶格结构的振动实现 液体 机理复杂 特点：静止介质中的传热，没有物质的宏观位移
对流传热： 依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。 对流仅发生在流体中。 引起质点的相对位移的原因： 1.由于流体中各点温度不同引起的密度差不同→自然对流（轻者 上浮，重者下沉) 2.由于泵、风机、搅拌等外力所致→强制对流 对流传热过程伴随着流体质点间的热传导。工程上习惯常将流体 与固体壁面之间的传热称为对流传热。实际上包括对流和传导两 种形式：靠近壁面附近的流体层（层流内层)中依靠热传导的方 式传热，在流体主体（湍流）中则主要依靠对流方式传热
对流传热： 依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。 对流仅发生在流体中。 对流传热过程伴随着流体质点间的热传导。工程上习惯常将流体 与固体壁面之间的传热称为对流传热。实际上包括对流和传导两 种形式：靠近壁面附近的流体层（层流内层）中依靠热传导的方 式传热，在流体主体（湍流）中则主要依靠对流方式传热。 引起质点的相对位移的原因： 1.由于流体中各点温度不同引起的密度差不同→自然对流（轻者 上浮，重者下沉） 2.由于泵、风机、搅拌等外力所致→强制对流
辐射传热： 是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物体将 热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一 物体时，又被全部或部分地吸收而变为热能。 特点：（1)不需要介质(2)Ea∝T4(3)不仅有热地传递， 而且有能量形式的转移：热能→辐射能→热能 三种传热方式一般不单独存在，往住相互伴随，同时出现。 如热量在设备保温层中的传递，以导热为主，而由保温层向 空气散热，则是对流和辐射并联传热的结果
辐射传热： 是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物体将 热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一 物体时，又被全部或部分地吸收而变为热能。 特点: (1)不需要介质 (2) Ea∝T 4 （3）不仅有热地传递， 而且有能量形式的转移：热能→辐射能→热能 三种传热方式一般不单独存在，往往相互伴随，同时出现。 如热量在设备保温层中的传递，以导热为主，而由保温层向 空气散热，则是对流和辐射并联传热的结果