4.1概述 由热力学第二定律可知， 而且在科学 专热不仅是自然界普遍存在的现象 业生 化工生 中的化学反应通是 的泪底下进 为此需 向反应我 反应后的产物常害冷知以移去热量。在其他单损作 温度：而 温度要求，需要加入或输出热量。此外，高温或低温下操作的设备和管道都要求保温，以便诚少 们和外界的传热。近十多年来，随能源价格的不断上升和对环保要求增加，热量的合理利用和废热 的回收越来越得到人们的重视。 化工对传热过程有两方面的要求： (1)强化传热过程：在传热设备中加热或冷却物料，希望以高传热速率来进行热量传递，使物 料达到指 同时便传热 没备 (2 削弱传 减少热损失 了解和竿餐 ，传热是化工中重要的单元操作之一， ,在化学 中 本方 任何热量的传递只能以热传导、对流、 铝射三种方式进行 1执传 热量从物体内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另一物体的过程称 为热传导，又称导热。 特点：在纯的热传导过程中，物体各部分之间不发生相对位移，即没有物质的宏观位移。 从微观角度来看，气体、液体、导电固体和非导电固体的导热机理各不相同。 气体：气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。 固体： 自由电子在晶格间的运动 液体：存在两种不同的观点，类似于气体和类似于非导电固体。 (2)对流 流体内部质点发生相对位移而引起的热量传递过程，对流只能发生在流体中。 由于引起质点发生相对位移的原因不同，可分为自然对流和强制对流。自然对流：流体原来是 静止的，但内部由于温度不同、密度不同，造成流体内部上升下降运动而发生对流。强制对流：流 体在某种外力 强制作用下运动而发生的对流。 发出辐射能的过程称为 以电磁波传播能量的现象 物体会货 形其中物体因热的原因 到另一物 热射不仅是能量的转移，而且 有能国 形式的转化。此外，辐射能可以在真空中传播，不需要任何物质作蝶介 4.1.3传热过程中冷热流体的接触方式 化工生产中常见的情况是冷热流体进行热交换。根据冷热流体的接触情况，工业上的传热过程 可分为三大类：直接接触式、蓄热式、间避式。 (1)直接接触式传热 在这类传热中，冷、热流体在传热设备中通过直接混合的方式进行热量交换，又称为混合式传 热 常用于热气体的水冷或热水的空气冷却。 相互混合。 直接接触式传热设各一板式塔 直接接触式传热设各一填料塔 (2)蓄热式传热 1 4.1 概述 4.1.1 传热在化工生产中的应用 由热力学第二定律可知，凡是有温差的地方就有热量传递。传热不仅是自然界普遍存在的现象， 而且在科学技术、工业生产以及日常生活中都有很重要的地位，与化学工业的关系尤为密切。 化工生产中的化学反应通常是在一定的温度下进行的，为此需向反应物加热到适当的温度；而 反应后的产物常需冷却以移去热量。在其他单元操作中，如蒸馏、吸收、干燥等，物料都有一定的 温度要求，需要加入或输出热量。此外，高温或低温下操作的设备和管道都要求保温，以便减少它 们和外界的传热。近十多年来，随能源价格的不断上升和对环保要求增加，热量的合理利用和废热 的回收越来越得到人们的重视。 化工对传热过程有两方面的要求： （1）强化传热过程：在传热设备中加热或冷却物料，希望以高传热速率来进行热量传递，使物 料达到指定温度或回收热量，同时使传热设备紧凑，节省设备费用。 （2）削弱传热过程：如对高低温设备或管道进行保温，以减少热损失。 一般来说，传热设备在化工厂设备投资中可占到 40%左右，传热是化工中重要的单元操作之一， 了解和掌握传热的基本规律，在化学工程中具有很重要的意义。 4.1.2 传热的三种基本方式 任何热量的传递只能以热传导、对流、辐射三种方式进行。 （1）热传导 热量从物体内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另一物体的过程称 为热传导，又称导热。 特点：在纯的热传导过程中，物体各部分之间不发生相对位移，即没有物质的宏观位移。 从微观角度来看，气体、液体、导电固体和非导电固体的导热机理各不相同。 气体：气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。 固体：导电固体：自由电子在晶格间的运动；良好的导电体中有相当多的自由电子在晶格之间 运动，正如这些自由电子能传导电能一样，它们也能将热能从高温处传到低温处。非导电固体：非 导电体的导热是通过晶格结构的振动来实现的。 液体：存在两种不同的观点，类似于气体和类似于非导电固体。 （2）对流 流体内部质点发生相对位移而引起的热量传递过程，对流只能发生在流体中。 由于引起质点发生相对位移的原因不同，可分为自然对流和强制对流。自然对流：流体原来是 静止的，但内部由于温度不同、密度不同，造成流体内部上升下降运动而发生对流。强制对流：流 体在某种外力的强制作用下运动而发生的对流。 （3）热辐射 辐射是一种以电磁波传播能量的现象。物体会因各种原因发射出辐射能，其中物体因热的原因 发出辐射能的过程称为热辐射。物体放热时，热能变为辐射能，以电磁波的形式在空间传播，当遇 到另一物体，则部分或全部被吸收，重新又转变为热能。热辐射不仅是能量的转移，而且伴有能量 形式的转化。此外，辐射能可以在真空中传播，不需要任何物质作媒介。 4.1.3 传热过程中冷热流体的接触方式 化工生产中常见的情况是冷热流体进行热交换。根据冷热流体的接触情况，工业上的传热过程 可分为三大类：直接接触式、蓄热式、间壁式。 （1）直接接触式传热 在这类传热中，冷、热流体在传热设备中通过直接混合的方式进行热量交换，又称为混合式传 热。 优点：方便和有效，而且设备结构较简单，常用于热气体的水冷或热水的空气冷却。 缺点：在工艺上必须允许两种流体能够相互混合。 直接接触式传热设备—板式塔 直接接触式传热设备—填料塔 （2）蓄热式传热