化工原理传热ppt课件.ppt

传热要求：
1.掌握热传导的基本原理、傅里叶定律、平壁与圆筒壁的稳定热传导计算；
2.掌握对流传热的基本原理及牛顿冷却定律；
3.掌握运用传热速率方程式、热量衡算式、平均温度差、总传热系数进行传热计算；4.理解对流传热系数的影响因素、关联式及应用条件；
5.了解间壁换热器的结构特点、应用及强化途径。传热一、传热过程的应用
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

二、热传递的三种基本方式
热传导
热对流
热辐射1.热传导（又称导热）
热量从高温物体传向低温物体或从物体内部高温部分向低温部分传递。

特点：物体各部分不发生相对位移，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。
条件：系统两部分之间存在温度差。2.对流
有温差的流体(或内部)作宏观移动和混合，将热量从高温物体传向低温物体的现象，称对流传热。

特点：流体各部分间有相对位移，热对流仅发生在流体中。

自然对流：温度、密度不同引起。
强制对流：外力引起。说明：
同一种流体中可能同时发生自然对流和强制对流；
化工过程中，流体流过固体表面时的传热是包含了热传导和热对流的联合过程，称对流传热；
对流传热与流体流动状况密切相关。3.热辐射5.传热速率方程第二节热传导2)等温面：温度场中同一时刻下相同温度各点所组成的面。等温面不能相交。
3)温度梯度：两相邻等温面的温度差与两面间的垂直距离之比。即等温面上某点法线
方向上的温度变化
温度梯度：：导热系数，w/(m﹒oC)；
Q：导热速率，w；
A：导热面积，m2。二、导热系数三、平壁的稳态热传导设材质均匀，不随温度变化。温度也只沿传热方向变化，讨论稳定传热的情况。
稳态的一维平壁热传导：R′：导热热阻，m2﹒oC/w。222.多层平壁的热传导以三层平壁为例：多层平壁：四、圆筒壁的热传导上式积分可得：面积的对数平均值2.多层圆筒壁的热传导（稳态）以三层圆筒壁为例：对多层圆筒壁：第三节对流传热热流体在管内流动，冷流体在管间流动，则对流传热速率方程可表示为:对流传热系数二、影响对流传热系数的因素对流传热过程的分类及准数关联努塞尔准数；待求准数，包括待求的给热系数在学习为数繁多的关联式时，应注意以下三个方面的问题。式中n值与热流方向有关，
当流体被加热时，n=0.4，
当流体被冷却时，n=0.3。
应用范围：Re＞10000；0.7＜Pr＜120；。
定性温度：取流体进、出口温度的算术平均值。
特征尺寸：取为管内径d1。液体被加热≈1.05，液体被冷却≈0.95。几点讨论
非圆管道特征尺寸应用当量直径de。例如内管外径为d1，外管内径为d2的同心套管环状通道，当量直径

入口效应修正在管进口段，流动尚未充分发展，传热边界层较薄，给热系数较大，对于的换热管，应考虑进口段对给热系数的增加效应。故将所得α乘以修正系数：管内过渡区
在Re=2300~10000的过渡区，作为粗略计算，可按湍流传热的公式计算α值，然后乘以修正系数f：换热器壳程都是横掠管束流动，换热管排列分为直列和错列两种，流体冲刷直列和错列管束的情景是不同的。
错列时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动，比直列时在管间走廊通道的流动扰动更为强烈，故错列比直列传热要快，但错列的流动阻力较大，清洗不如直列容易。
影响管束传热的因素除Re,Pr数外，还有管子排列方式，管间距和管排数，给热系数47各排的给热系数不同，应按下式求其平均值。
五、流体有相变时的对流传热系数（2）滴状冷凝
传热面主要为固体壁面，故滴状冷凝传热系数比膜状冷凝大得多（几倍甚至几十倍），但工业上遇到的大多是膜状冷凝。522）膜状冷凝对流传热系数
努塞尔特（Nusselt）理论公式及实验结果。3）影响冷凝传热的因素
（1）冷凝液膜两侧的温度差
液膜滞流时，温度差加大，冷凝传热系数降低。
（2）流体物性
液膜的密度、粘度、导热系数、蒸汽的冷凝潜热
（3）蒸气的流速和流向
（4）蒸气中不凝性气体的含量
（5）冷凝壁面2.液体的沸腾
工业上液体沸腾方式：大容积沸腾、管内沸腾。
大容积沸腾：加热壁面浸没在液体中，液体在壁面受热沸腾。
管内沸腾：液体在管内流动时受热沸腾。1）液体沸腾曲线由图可知：
（1）t50C时：和q较低，原因是液体内部产生自然对流，液体表面发生蒸发；
（2）t＝5～250C：和q急剧增大，原因是壁面不断有气泡产生、脱离和上升，使液体受到剧烈的扰动，此段称泡核沸腾或泡状沸腾；
（3）t>250C：和q急剧下降，然后稳定，原因是气泡数急剧增加，在壁面形成一层气膜，此段称膜状沸腾。2）沸腾传热系数的计算
3）影响沸腾传热的因素
（1）液体的性质：液体的导热系数、密度、粘度和表面张力；
（2）温度差；
（3）操作压强：压强提高，增加；
（4）加热壁面