化工原理-传热PPT课件.ppt

化工原理-传热4.1概述
4.1.1传热过程在化工生产中的应用
4.1.2传热的三种基本方式
4.1.3冷热流体的接触方式
4.1.4热载体及其选择
4.1.5间壁式换热器的传热过程4.1概述
4.1.1传热在化工生产中的应用
热力学第二定律：只要存在温度差，热量会自发从高温传递向低温，直至温度相等。加热或冷却
换热
保温5（二）热对流
热对流是利用流体质点在传热方向上的相对运动来实现热量传递的过程，简称对流。根据造成流体质点在传热方向上的相对运动的原因不同，又可分为强制对流和自然对流。
若相对运动是由外力作用引起的，则称为强制对流。如传热过程因泵、风机、搅拌器等对流体做功造成传热方向上质点块的宏观迁移。
若相对运动是由于流体内部各部分温度的不同而产生密度的差异，使流体质点发生相对运动的，则称为自然对流。（三）热辐射
热辐射是一种通过电磁波来传递热量的方式。具体地说，物体先将热能转变成辐射能，以电磁波的形式在空中进行传送，当遇到另一个能吸收辐射能的物体时，即被其部分或全部吸收并转变为热能，从而实现传热。
根据赫尔－波尔兹曼定律：凡温度高于绝对零度的物体均具有将其本身的能量以电磁波的方式辐射出去，同时有接受电磁波的能力，且物体的辐射能力大致与物体的绝对温度的4次方成正比。4.1.3冷热流体的接触方式二、蓄热式三、间壁式列管换热器4.1.4热载体及其选择热负荷Q’：工艺要求，同种流体需要温升或温降时，吸收或放出的热量，单位J/s或W。
传热速率Q：热流量，单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位J/s或W。
热流密度q：热通量，单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位J/(s.m2)或W/m2。非稳态传热三、冷热流体通过间壁的传热过程稳态传热：4.2热传导
4.2.1有关热传导的基本概念
4.2.2傅立叶定律
4.2.3导热系数
4.2.4通过平壁的稳定热传导
4.2.5通过圆筒壁的稳定热传导4.2.1有关热传导的基本概念不稳定温度场
(2)温度梯度4.2.2傅立叶定律负号表示传热方向与温度梯度方向相反(2)是分子微观运动的宏观表现。80物质热导率的大致范围
物质种类热导率
纯金属100~1400
金属合金50~500
液态金属30~300
非金属固体0.05~50
非金属液体0.5~5
绝热材料0.05~1
气体0.005~0.5在一定温度范围内：2)液体4.2.4通过平壁的稳定热传导取dx的薄层，作热量衡算：得：讨论：不随t变化，t～x成呈线形关系。二、通过多层平壁的稳定热传导推广至n层：三、各层的温差例：某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为（Q/S）1此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：4.2.5通过圆筒壁的稳定热传导取dr同心薄层圆筒，作热量衡算：边界条件讨论：2．4．平壁：各处的Q和q均相等；
圆筒壁：不同半径r处Q相等，但q却不等。对于n层圆筒壁：接触热阻小结：
1、热传导△t=t1-t2
热阻：R=b/λA
2、推动力与阻力的加和性
3、推动力与热阻的分配
Q1=△t1/R1Q2=△t2/R2Q3=△t3/R3
△t1：△t2：△t3=R1：R2：R3
作业：134.3对流传热Pb=ρgl+pa
Pa=ρgl/((1+β△t)+pa
△P=ρgl-ρgl/(1+β△t)=ρgl(1-1/(1+β△t))
=ρglβ△t/(1+β△t)≈ρglβ△t
环流速度：u
u2/2g∝△P/ρg
u∝(lβ△t)1/24.3.1对流传热过程分析dt4.3.2对流传热速率——牛顿冷却定律式中 t──总有效膜厚度；
e──湍流区虚拟膜厚度；
──层流底层膜厚度。1.牛顿冷却定律是一种推论，假设Q∝t。4.3.3影响对流传热系数的因素5.是否发生相变
蒸汽冷凝、液体沸腾相变>无相变4.3.4对流传热系数经验关联式的建立

物理意义：
Nu=αl/λ=α/（λ/l）=αA△t/λA（△t/l）
=Q对流/Q传导
对流传热与热传导的比值一、流体在管内的强制对流特征尺寸为管内径di
流体被加热时，k＝0.4；被冷却时，k＝0.3。强化措施：
u,u0.8
d,1/d0.2
流体物性的影响，选大的流体以