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1、化工原理 传热概念2022/10/23第1页，本讲稿共20页一、一、传热在化工生产中的应用传热在化工生产中的应用传热：就是热的传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的 一种传递过程。热力学第二定律热力学第二定律：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。传热方向传热方向：传热极限传热极限：传热推动力传热推动力：高温低温温度相等温度差传热应用：科研、生产、生活传热应用：科研、生产、生活2022/10/23第2页，本讲稿共20页传热在化工生产过程中的应用：传热在化工生产过程中的应用：1）加热或冷却，使物料达到指定的温度；2）通过换热，回收利用热量；3）在高温或低温下操作的设备，要求保
2、温，以减少它们和外界传热。减少热损失。4)一些单元操作过程，例如蒸发、蒸馏、干燥等，需要按一定的速率向设备输入或输出热量。2022/10/23第3页，本讲稿共20页二、传热的三种基本方式二、传热的三种基本方式 1、热传导、热传导 热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的温度、较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。特点：物质间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种传热方式。微观机理因物态而异 2022/10/23第4页，本讲稿共20页2、热对流、热对流流体中质点发生相对位移而引起的热量传递，称为热对流 对流只能发生在流体中。强制对流 自然对流 用机械能（泵、风机
3、、搅拌等）使流体发生对流而传热。由于流体各部分温度的不均匀分布，形成密度的差异，在浮升力的作用下，流体发生对流而传热 2022/10/23第5页，本讲稿共20页3、辐射、辐射 物物体体受受热热引引起起内内部部原原子子激激发发，将将热热能能转转变变为为辐辐射射能能以以电电磁磁波波形形式式向向周周围围发发射射，当当遇遇到到另另一一个个能能吸吸收收辐辐射射能能的的物物体体时时，辐辐射能部分或全部被吸收又重新变为热能。射能部分或全部被吸收又重新变为热能。物体受热而发出物体受热而发出辐射能辐射能的过程称为的过程称为热辐射热辐射特点：特点：热辐射不需要任何介质作媒介，即可在真空中传播热辐射不需要任何介质作
4、媒介，即可在真空中传播。物体温度，热辐射能力。实际传热过程实际传热过程：几种传热方式可同时存在。2022/10/23第6页，本讲稿共20页三、两种流体热交换的基本方式三、两种流体热交换的基本方式 1、直接接触式传热、直接接触式传热 直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。2、蓄热式换热、蓄热式换热 蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。2022/10/23第7页，本讲稿共20页冷流体冷流体T1T2热流体热流体T1T2
5、套管换热器套管换热器传热面为内管壁的表面积传热面为内管壁的表面积A=dL 3、间壁式换热、间壁式换热2022/10/23第8页，本讲稿共20页间壁式换热的特点是冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。传热过程可分为三步：热流体将热量传给固体壁面（对流传热）热量从壁的热侧传到冷侧（热传导）热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热）壁的面积称为传热面，是间壁式换热器的基本尺寸。2022/10/23第9页，本讲稿共20页2022/10/23第10页，本讲稿共20页2022/10/23第11页，本讲稿共20页2022/10/23第12页，本讲稿共20页2022/10/
6、23第13页，本讲稿共20页2022/10/23第14页，本讲稿共20页2022/10/23第15页，本讲稿共20页2022/10/23第16页，本讲稿共20页2022/10/23第17页，本讲稿共20页列管式换热器的换热面积为管束管壁的全部表面积。d管径可分别用管内径di,管外径d0或平均直径dm来表示。则对应的传热面积分别为管内侧面积Si，外侧面积S0或平均面积Sm 2022/10/23第18页，本讲稿共20页六、传热速率与热通量六、传热速率与热通量 传热速率（热流量传热速率（热流量）Q 单位时间内通过传热面的热量，单位为w。热通量（又称为热流密度或传热速度）热通量（又称为热流密度或传热速度）q 单位传热面积的传热速率。单位为w/m2传热速率与热通量的关系为 传热温差以T表示，热阻通常以R或r表示 2022/10/23第19页，本讲稿共20页七、定态与非定态传热七、定态与非定态传热 定（稳）态传热定（稳）态传热 在传热体系中在传热体系中各点的温度只随换热器位置的变化各点的温度只随换热器位置的变化而变，不随时间而变。而变，不随时间而变。特点：特点：在同一热流方向的传热速率为常量，热在同一热流方向的传热速率为常量，热通量不一定为常数。通量不一定为常数。非定（稳）态传热非定（稳）态传热 2022/10/23第20页，本讲稿共20页