化工基础总复习.ppt

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1、2023/3/6液体混合物：气体：-理想气体状态方程气体混合物：1、密度密度12023/3/6压强大小的两种表征方法绝对压力表压表压绝对压力当地大气压表压绝对压力当地大气压真空度当地大气压绝对压力真空度当地大气压绝对压力绝对压强表压大气压真空度绝对压强绝对零压线大气压线2、压强压强22023/3/61.牛顿型流体 流体在运动状态下，有一种抗拒内在的向前运动的特性，称为粘性。流体不管在静止还是在流动状态下，都具有粘性，但只有在流体流动时才能显示出来。随流体状态的不同，粘性的差别非常悬殊。粘性是流动性的反面。由于粘性存在，流体在管内流动时，管内任一截面上各点的速度并不相同（1）粘性3、粘度、粘度3

2、例1：已知乙醇水溶液中各组分的质量分数分别为：乙醇0.8，水0.2，计算293K时的密度？案例例2：若空气的组成近似看作为：氧气和氮气的体积分数分别为0.21和0.79。试求100KPa和300k时的空气密度？例3：在兰州地区操作苯乙烯真空蒸馏塔的压力表读数压力表读数是80*103Pa，而在天津地区应该如何操作时。兰州地区大气压为85.3*103Pa，天津地区的大气压为101.33*103Pa。2023/3/642023/3/6p0z2p1p2Gz1z0 如图所示：容器中盛有密度为的静止液体。现从液体内部任意划出一底面积为A的垂直液柱。若以容器底部为基准水平面，液柱的上、下底面与基准水平面的垂

3、直距离分别为z1和z2，以p1和p2分别表示高度为z1和z2处的压力，液面上方的压力为p0。分析垂直方向上液柱的受力：向上：p2A向下：p1AG gA(z1-z2)4、流体静力学基本方程式、流体静力学基本方程式52023/3/6 当液柱处于相对静止状态时，说明作用在此液柱上诸力的合力为零，即：p2A p1A gA(z1-z2)0化简得：p2 p1 g(z1-z2)(1)或：(2)若液柱上表面取在液面上，令 z1-z2=h，则上式可写为：p2 p0 g h (3)(4)上述式子均称为流体静力学基本方程式。它反映了流体不受水平外力作用，只在重力作用下流体内部压力（压强）的变化规律。62023/3/

4、61.当容器液面上方的压强p0 一定时，静止液体内任一点压强的大小，与液体本身的密度 和该点距液面的深度 h 有关。因此，在静止的静止的、连通连通的同一种液体同一种液体内，处于同一水平面同一水平面上的各点的压强都相等。此压强相等的面，称为等压面等压面。2.当p0 改变时，液体内部各点的压强也将发生同样大小的改变 帕斯卡原理。3.压强或压强差的大小可用液柱高度来表示。4.将(2)式移项整理得：(5)或适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体流体静力学基本方程式的讨论7案例：如图所示，三个设备内的水面在同一个水平面上，连通管的下部是水银，问：（1）.

5、1、2、3三处的压力是否相等？（2）.4、5、6三处的压力是否相等？2023/3/68案例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.7m,密度 ，水层高度h2=0.6m，密度为 1）判断下列两关系是否成立 PAPA，PBPB。2）计算玻璃管内水的高度h。2023/3/69U型管压差计型管压差计根据流体静力学方程流体静力学方程的应用2023/3/610二、液位的测量 液液位位计计的的原原理理遵循静止液体内部压强变化的规律,是静力学基本方程的一种应用。液柱压差计测量液位的方法：由压差计指示液的读数R可以计算出容器内液面的高度。当R0时，容器内的液面高度将达到允许的最大高度，容器内液面愈低，压

6、差计读数R越大。2023/3/6113、液封高度的计算 液封的作用液封的作用：若设备内要求气体的压力不超过某种限度时，液封的作用就是：当气体压力超过这个限度时，气体冲破液封流出，又称为安全性液封。若设备内为负压操作，其作用是：防止外界空气进入设备 液封需有一定的液位，其高度的确定就是根据流体静力学基本方程式。2023/3/612例：如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过10.7103Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。2023/3/6135 5、流量与平均流速、流量与平均流速1 1、流量与流

7、速流量与流速流量qm=qV 如为稳定流动，qV，qm 在系统中恒定。qV m3/sqm kg/s单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。2023/3/614 对于圆形管道，管道直径的计算式2023/3/615列管换热器列管换热器的管束由121根2.5cm的钢管组成。空气以9m/s速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50压强为196103Pa(表压)，当地大气压为98.7103Pa。试求：空气的质量流量；操作条件下，空气的体积流量.2023/3/616流动体系的分类流动体系的分类流动体系的分类流动体系的分类管系中任一截面上的参数u,p,等随时间变化不不稳定流定流动参数随时间变化不随时间

8、变化稳定流定流动参数不随时间变化，但却可能随位置变化2023/3/617湍流:总体向前，同时有杂乱径向运动(脉动)Re2000层流2000Re4000湍流层流湍流过渡区红墨水玻璃管层流:分层流动，互不混杂流流动类型型流动类型流动类型2023/3/618案例案例已知常温下，水平均流速为2m/s，水的密度和粘度分别为998.2kg/m3和100.510-5Pa.s，试判断水在内径为50mm的圆管内流动的型态。解：Re4000 故流动为湍流19对一稳态、连续流动的任两截面间,以衡算基准1s，则有：qm1=qm21u1A1=2u2A2=3u3A3=6、连续性方程连续性方程qm1qm2不可压缩流体u1A

9、1=u2A2=u3A3=2023/3/620液体在圆管中流动：说明：不可压缩流体在圆管内作稳态流动，速度与管径的平方呈反比。2023/3/621案例流体从内径100mm的钢管流入内径80mm的钢管，流量为60m3/h，试求在稳定流动条件下，两管内的流速。2023/3/622案例案例如附图所示的输水管道，管内径为：d1=2.5cm；d2=10cm；d3=5cm。（1）当流量为4L/s时，各管段的平均流速为若干？（2）当流量增至8L/s或减至2L/s时，平均流速如何变化？d1d2d32023/3/623柏努利方程2023/3/624案例R=40mm300mm200mm水水如图所示，已知：如图所示，

10、已知：=1.2kg/m3求：求：qv。解：取截面如图，以管的轴心线所在平面为解：取截面如图，以管的轴心线所在平面为基准水平面。在基准水平面。在1-2间列柏努力方程间列柏努力方程式中：式中：Z1=Z2=0，We=0，h hf=0，上式简化为，上式简化为连续性方程连续性方程（1）（2）122023/3/625用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽和反应器均与大气连用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽和反应器均与大气连通，要求料液在管内以通，要求料液在管内以1ms-1的速度流动。设料液在管内流动时的速度流动。设料液在管内流动时的能量损失为的能量损失为20Jkg-1（不包括出口的能量损失），试求高位槽（

11、不包括出口的能量损失），试求高位槽的液面应比虹吸管的出口高出多少？的液面应比虹吸管的出口高出多少？案例解：取高位槽液面为解：取高位槽液面为1-1 截面，虹吸管出口内侧截面为截面，虹吸管出口内侧截面为2-2截截面，并以面，并以2-2为基准水平面。在两截面间列柏努力方程得：为基准水平面。在两截面间列柏努力方程得：式中：式中：Z1=h（为题中欲求得未知数）；（为题中欲求得未知数）；Z2=0；p1=p2=0(表压表压)1-1 截面比截面比2-2 截面面积大得多，在流量相同情况下，槽内流速比管截面面积大得多，在流量相同情况下，槽内流速比管内流速就小得多，故槽内流速就可忽略不计，即内流速就小得多，故槽内流

12、速就可忽略不计，即u10u2=1m/s h hf=20J/kg We=0将上列数值代入柏努利方程式，并简化解得将上列数值代入柏努利方程式，并简化解得 h=2.09m2023/3/6267、流体阻力、流体阻力产生流体阻力的原因有两个：流体间的内摩擦内摩擦和流体流动形成的涡涡流流。流体在流动时流体质点间存在相互牵制作用，即内摩擦力。由于内摩擦作用的由于内摩擦作用的结结果，果，导导致流体在流致流体在流动时为动时为反抗反抗质质点点间间的相互的相互牵牵制作用而制作用而损损耗能量耗能量。由于流体在流动过程中往往会因流因流动动方向或流道截面的方向或流道截面的改改变变而产生涡流，由于涡流的自旋及与流体的逆向流

13、动过程均需消耗大量的机械能。2023/3/627如何如何计算直管阻力？算直管阻力？up1p21122FFd l直圆管内阻力公式的推导2023/3/628案例案例在异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面的压强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm，粗细管的直径分别为603.5mm与453.5mm。计算:(1)1kg水流经两截面间的能量损失。(2)与该能量损失相当的压强降为若干Pa？2023/3/629思考思考题：流体阻力越大，流体输送的动力消耗也越大，造成操作费用增加；另一方面，流体阻力的增加还能造成系统压力的下降，严重时将影响工艺过程的正常进行。因此生

14、产中应尽量减小流体阻力，试写出你写出你认为能减小流体阻力的方法。能减小流体阻力的方法。2023/3/630案例案例密度为850kg/m，粘度为810-3Pas的液体在内径为14mm 的钢管内流动，溶液的流速为1m/s。试计算：（1）计算雷诺数，并指出属于何种流型？（2）该管路为水平管水平管，若上游压强为14710Pa，液体流经多长的管子其压强才下降到127.510Pa？2023/3/631一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？案例案例2023/3/6329、流量计流量计2023/3/633化工管路化工管路是

15、化工、石油、环保等许多行业生产中所涉及的各种管路形式的总称。管路是生产装置不可缺少的部分，只有管路通畅，阀门调节得当，才能保证各车间及整个工厂生产的正常进行。因此了解管路的构成与作用、合理布置管路，是非常重要的。10、化工管路、化工管路管路管路是由管子、管件和阀门等按一定的排列方式构成。2023/3/634阀门的异常现象及处理方法阀门的异常现象及处理方法阀门的工作情况直接关系到化工生产的好坏。为了使阀门正常工作，必须做好阀门的维护工作。1 保持清洁与润滑良好，使传动部件灵活动作。2 检查有无渗漏，如有及时修复。3 安全阀要保持无挂污与无渗漏，并定期校验其灵敏度。4 注意观察减压阀的减压效能，若

16、减压值波动较大，应及时检修。5 阀门全开后，必须将手轮倒转少许，以保持螺纹接触严密，不损伤。6 电动阀应保持清洁及接点的良好接触，防止水、汽和油的沾污。7 露天阀门的传动装置必须有防护罩，以免大气及雨雪的浸蚀。8 要经常测听止逆阀阀芯的跳动情况，以防止掉落。9 做好保温与防冻工作，应排净停用阀门内部积存的介质。10 及时维修损坏的阀门零部件，发现异常及时处理。2023/3/635化工管路的布置原则化工管路的布置原则1.管路短、阀件少，流体阻力降到最低。2.合理安排管路，保持间距。3.合理排列管路。4.采用标准件。5.冷热补偿措施。6.管路高度。7.明装、地埋。2023/3/636离心离心泵的基

17、本机构的基本机构1.1.叶叶轮 作用？分作用？分类？2.2.泵壳壳 作用？作用？导轮？3.3.轴封装置封装置 作用？分作用？分类？11、离心、离心泵2023/3/637气气 缚缚 离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度离心泵启动时，如果泵壳内存在空气，由于空气的密度远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中远小于液体的密度，叶轮旋转所产生的离心力很小，叶轮中心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，心处产生的低压不足以造成吸上液体所需要的真空度，这样，离心泵就无法工作，这种现象称作离心泵就无法工作，这种现象称作“气缚气缚”。为为了了使使启启动动前前泵泵内内充充满

18、满液液体体，在在吸吸入入管管道道底底部部装装一一止止逆逆阀阀。此此外外，在在离离心心泵泵的的出出口口管管路路上上也也装装一一调调节节阀阀，用用于于开开停停车和调节流量。车和调节流量。2023/3/638离心离心泵的性能参数的性能参数 1.1.流量流量 指离心指离心泵在在单位位时间里排到管路系里排到管路系统的液体体的液体体积，一般用一般用qv表示，表示，单位位为m3/h。又称。又称为泵的的送液能力送液能力 。2.2.压头 泵对单位重量位重量的液体所提供的有效能量，以的液体所提供的有效能量，以H H表示，表示，单位位为m m。又称。又称为泵的的扬程。程。2023/3/6393.3.效率效率 离心泵

19、输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给离心泵输送液体时，通过电机的叶轮将电机的能量传给液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说液体。在这个过程中，不可避免的会有能量损失，也就是说泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率来反映能量损失。这些能量损失包括：来反映能量损失。这些能量损失包括：容积损失：泄漏损失；容积损失：泄漏损失；水力损失：流程阻力、局部阻力等因素造成损失；水力损失：流程阻力、局部阻力等因素造成损失；机械损失：摩擦损失；机械损失：摩擦损失；泵的效率反应了这三项能量损失的总和，又称为总效率。泵的效率反应了这三项

20、能量损失的总和，又称为总效率。与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关 2023/3/6404.4.离心泵的轴功率及有效功率离心泵的轴功率及有效功率轴功率：电机输入离心泵的功率轴功率：电机输入离心泵的功率,用用P表示，单位为表示，单位为J/S,W或或k kW有效功率：有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用PePe表示表示 轴功率和有效功率之间的关系为轴功率和有效功率之间的关系为：有效功率可表达为有效功率可表达为 轴功率可直接利用效率计算轴功率可直接利用效率计算性能参数性能参数-实验测定实

21、验测定2023/3/641安装高度的限制安装高度的限制气气蚀现象象 气蚀产生的条件气蚀产生的条件叶片入口附近叶片入口附近K处的处的压强压强PK等于或小于输等于或小于输送温度下液体的饱和送温度下液体的饱和蒸气压蒸气压 2023/3/642气蚀气蚀产生的后果：产生的后果：气气蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反复蚀发生时产生噪音和震动，叶轮局部在巨大冲击的反复作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落作用下，表面出现斑痕及裂纹，甚至呈海绵状逐渐脱落 液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重液体流量明显下降，同时压头、效率也大幅度降低，严重时会输不出液体。时会输不出液体。2

22、023/3/643离心泵的安装和使用离心泵的安装和使用 1 1）泵的安装高度）泵的安装高度 为为了了保保证证不不发发生生气气蚀蚀现现象象或或泵泵吸吸不不上上液液体体，泵泵的的实实际际安安装装高高度度必必须须低低于于理理论论上上计计算算的的最最大大安安装装高高度度，同同时时，应应尽尽量量降低吸入管路的阻力。降低吸入管路的阻力。2 2）启动前先）启动前先“灌泵灌泵”这这主主要要是是为为了了防防止止“气气缚缚”现现象象的的发发生生，在在泵泵启启动动前前，向向泵泵内内灌灌注注液液体体直直至至泵泵壳壳顶顶部部排排气气嘴嘴处处在在打打开开状状态态下下有有液液体体冒出时为止。冒出时为止。2023/3/644

23、3 3）离心泵应在出口阀门关闭时启动）离心泵应在出口阀门关闭时启动 为为了了不不致致启启动动时时电电流流过过大大而而烧烧坏坏电电机机，泵泵启启动动时时要要将将出出口口阀阀完完全全关关闭闭，等等电电机机运运转转正正常常后后，再再逐逐渐渐打打开开出出口口阀阀，并并调节到所需的流量。调节到所需的流量。4 4）关泵的步骤）关泵的步骤 关关泵泵时时，一一定定要要先先关关闭闭泵泵的的出出口口阀阀，再再停停电电机机。否否则则，压压出出管管中中的的高高压压液液体体可可能能反反冲冲入入泵泵内内，造造成成叶叶轮轮高高速速反反转转，使叶轮被损坏。使叶轮被损坏。5）运转时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察运转

24、时应定时检查泵的响声、振动、滴露等情况，观察泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。泵出口压力表的读数，以及轴承是否过热等。2023/3/645热热辐辐射射：高高温温物物体体以以电电磁磁波波的的形形式式进进行行的的一一种种传传热热现现象象热热辐辐射射不不需需要要任任何何介介质质作作媒媒介介。在在高高温温情情况况下下，辐辐射射传传热热成成为为主主要要传传热热方方式。式。12、传热的基本方式的基本方式热传导：依靠物体中热传导：依靠物体中微观粒子微观粒子的热运动，如固体中的传热；的热运动，如固体中的传热；热热对对流流：流流体体质质点点（微微团团）发发生生宏宏观观相相对对位位移移而而引引起起的的传传热

25、热现现象象，对对流流传传热热只只能能发发生生在在流流体体中中，通通常常把把传传热热表表面面与与接接触触流流体体的的传传热热也称为对流传热；也称为对流传热；热对流热对流热辐射热辐射热传导热传导2023/3/6461.热传导 又称导热。热能从一物体传至与其相接触的另一物体，或从物体的一部分传至另一部分。在导热过程中，没有物质的宏观位移。从微观角度看，金属中的导热是依靠具有良好传导性能的电子流进行，非金属固体是通过分子振动而将能量的一部分传给相邻的分子，气体的导热是气体分子作不规则热运动时相互碰撞的结果，液体中则主要靠原子、分子在其平衡位置的振动，将能量传给相邻的部分。2023/3/6472.热对流

26、 又称热对流、对流传热。主要是由于流体质点的位移和混合，将热能由一处传至另一处的传递热量。热对流是流体所特有的一种传热的方式，即存在气体或液体中，在固体中不存在这种传热方式。热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随有流体质点间的热传导，工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热，即包含了热传导和热对流。强制对流强制对流自然对流自然对流2023/3/6483.辐射 辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。任何物体，只要其绝对温度大于零度，都会以电磁波的形式向外界辐射能量。其热能不依靠任何介质而以电磁波形式在空间传播，当被另一物体部分或全部接受后，又重新转变为热能。任何物体只要在绝对0度以上，都能发

27、射辐射能，但只有高温物体之间的温度差相差很大时，才成为主要的传热方式。2023/3/64913、工、工业换热方式方式1.直接接触式换热冷、热两流体以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。所采用的设备称为混合式换热器。在进行传热的同时往往伴有传质过程。2023/3/6502.蓄热式换热 蓄热式换热是在蓄热器中实现热交换的一种换热方式。蓄热器内装有固体填充物(如耐火砖等)，热、冷流体交替地流过蓄热器，利用固体填充物来积蓄和释放热量而达到换热的目的。2023/3/6513.间壁式换热器传热过程可分为三步：传热过程可分为三步：热流体将热量传给固体壁面（热流体将热量传给固体壁面（对流传热对流传热）

28、热量从壁的热侧传到冷侧（热量从壁的热侧传到冷侧（热传导热传导）热量从壁的冷侧面传给冷流体（热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热对流传热）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。2023/3/652热载体及其选择热载体：为了将冷流体加热或热流体冷却，必须用另一种流体供给或取走热量，此流体称为热载体。起加热作用的热载体称为加热剂；而起冷却作用的热载体称为冷却剂。2023/3/653间壁式换热器间壁式换热器夹套式换热器夹套式换热器 结构：夹套式换热器主要结构：夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却，是用于反应过程的加热或冷却，是在容器外壁安装夹套制成。在容器外

29、壁安装夹套制成。优点：结构简单。优点：结构简单。缺点：传热面受容器壁面缺点：传热面受容器壁面限制，釜内受热不均匀。限制，釜内受热不均匀。通常在釜内安通常在釜内安 装搅拌器使受热均装搅拌器使受热均匀。匀。加热蒸汽釜冷凝水物料物料搅拌器 夹 套 式 换 热 器2023/3/654（1 1）结构）结构 结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管束的壁面即为传热面。列管式换热器列管式换热器202

30、3/3/655列管式换热器又称为管壳式换热器，是列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型最典型的间壁式换热的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用。器，历史悠久，占据主导作用。优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。中普遍采用。结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程在管内流动，其行程称为管程；另一种

31、流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。称为壳程。管束的壁面即为传热面。2023/3/6561515、傅里叶定律、傅里叶定律 上式称为上式称为FourierFourier定律，称为导热基本定律，称为导热基本定律，是一个一维稳态导热。其中：定律，是一个一维稳态导热。其中：Q Q：导热速率，单位时间传递的热量：导热速率，单位时间传递的热量WW；q q：热通量，单位时间通过单位面积传递的热量；：热通量，单位时间通过单位面积传递的热量；S S：垂直于导热方向的截面积：垂直于导热方向的截面积mm2 2；：导热系数（热导率）：导热系数（热导率）W/(mK)W/(mK)。一维稳态平板内导热一维

32、稳态平板内导热t0 x dxdtQab2023/3/657(2)(2)一维稳态导热及其导热热阻一维稳态导热及其导热热阻(1)(1)导热系数导热系数 表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度等因素有关。和温度等因素有关。导热热阻导热热阻单位导热热阻单位导热热阻t0bx dxdtQ2023/3/658案例案例一块厚度一块厚度b=50 mm 的平板，的平板，两侧表面分别维持在两侧表面分别维持在试求下列条件下的热通量。试求下列条件下的热通量。(1)(1)材料为铜，材料为铜，=375=375 W/(m );W/(m );(2)(2)材料为

33、钢，材料为钢，=36=36.4.4 W/(m);W/(m);(3)(3)材料为铬砖，材料为铬砖，=2.=2.3232 W/(m)W/(m)；(4)(4)材料为硅藻土砖，材料为硅藻土砖，=0.=0.242242 W/(m)W/(m)。2023/3/659案例案例某某平平壁壁厚厚度度为为0.37m0.37m，平平壁壁内内表表面面温温度度为为16501650，外外表表面面温温度度为为300300，平平壁壁材材料料导导热热系数与温度的关系为系数与温度的关系为若若将将导导热热系系数数按按常常量量计计算算，试试求求导导热热热热通通量量和平壁内的和平壁内的温度分布温度分布(t取平壁平均温度），取平壁平均温度

34、），2023/3/660多层平壁导热x/mt2t1t/t2t3t4多层平壁稳态导热温度分布2023/3/661 某层的热阻越大，则该层两侧的温度差（推动力）也越大，换言之，温度差与相应的热阻成正比温度差与相应的热阻成正比；三层壁面的导热，可看成是三个热阻串联导热，导热速率等于任一分热阻的推动力与对应导热速率等于任一分热阻的推动力与对应的分热阻之比的分热阻之比，也等于总推动力与总热阻之比，总推动力等于各分推动力之和，总热阻等于各分热阻之和，这一规律对其它传热场合同样适用。2023/3/662案例燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm后的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400，外表温

35、度t3为100，试求导热的热通量及两砖间界面温度。设炉内壁接触良好，已知耐火砖的导热系数为1=0.9+0.0007t，绝缘砖的导热系数为2=0.3+0.0003t。两式中t 分别取为各层材料的平均温度，单位为，单位为W/（m）。2023/3/663（1）传热速率（Q）：换热器单位时间内能够传递的热量。（2）热负荷（荷（Q Q）：化工生产中，要求换热器单位时间内传递的热量。相关概念相关概念实际生产中，实际生产中，Q QQ Q2023/3/6641818、强化与削弱传热、强化与削弱传热保温杯保温杯凉水杯凉水杯保温保温冷却冷却2023/3/665A、强化传热、强化传热uu.增加传热温差增加传热温差增

36、加传热温差增加传热温差 饱和水蒸气加热时，饱和水蒸气加热时，蒸汽压力，蒸汽温度蒸汽压力，蒸汽温度；用用水冷却时，水冷却时，水温，温差水温，温差 ；在在冷冷热热流流体体进进出出口口温温度度固固定定不不变变时时，可可采采用用逆逆流流操操作作以以增加传热温差，等等。增加传热温差，等等。2023/3/666uu.提高传热系数提高传热系数提高传热系数提高传热系数(1)(1)降低间壁热阻和污垢热阻降低间壁热阻和污垢热阻 金属壁的导热一般不构成主要热阻；金属壁的导热一般不构成主要热阻；垢层热阻随使用时间而变大，常成为控制传热速率的主要因垢层热阻随使用时间而变大，常成为控制传热速率的主要因素，应防止结垢和经常

37、除垢。素，应防止结垢和经常除垢。(2)(2)提高冷热流体的两个给热系数提高冷热流体的两个给热系数2023/3/667提高传热系数的具体方法：提高传热系数的具体方法：提高传热系数的具体方法：提高传热系数的具体方法：a.a.提提高高流流体体速速度度：如如列列管管式式换换热热器器，可可增增加加管管程程数数来来提提高高流流速速；增增加加折折流流挡挡板板数数来来提提高高壳壳程程流流速速。但但 p puu2 2，用用增增加加流流速速的的方方法法来强化传热，是以增大泵耗为代价的，强化具有局限性。来强化传热，是以增大泵耗为代价的，强化具有局限性。b.b.改改变变流流动动状状态态：通通过过特特殊殊设设计计的的传

38、传热热壁壁面面不不断断改改变变流流体体的的流流动动速速度度和和方方向向，从从而而增增强强边边界界层层的的扰扰动动，如如：粗粗糙糙换换热热表表面面；管管内内表表面面上上加加工工螺螺纹纹槽槽，制制成成螺螺纹纹管管或或螺螺旋旋槽槽管管，管管内内安安装装插插入入物物 (麻花纽带麻花纽带)等。等。c.c.引引入入机机械械振振动动：使使传传热热表表面面振振动动，或或使使流流体体振振动动，或或是是施施加加电电场作用，目的是加强滞流底层的湍动。场作用，目的是加强滞流底层的湍动。2023/3/668uu.增大传热面积增大传热面积增大传热面积增大传热面积 用螺纹管或螺旋槽管代替光管；用螺纹管或螺旋槽管代替光管；在

39、圆管外表面上加螺旋翅片，或在管壁上加工轴向肋片。在圆管外表面上加螺旋翅片，或在管壁上加工轴向肋片。69B B、削弱传热（保温隔热技术）、削弱传热（保温隔热技术）定定义义：利利用用保保温温隔隔热热材材料料对对高高温温和和低低温温设设备备进进行行保保温温隔隔热热，以减少设备与环境间的热交换。以减少设备与环境间的热交换。保温材料：导热系数很低，导热热阻很大的材料。保温材料：导热系数很低，导热热阻很大的材料。Q Qo o 单位长度裸管的散热量，单位长度裸管的散热量，W/mW/m；Q Qb b 单位长度保温层厚度为单位长度保温层厚度为 b b 的管子的散热量，的管子的散热量，W/mW/m。保保温温技技术术的的一一个个重重要要方方面面，就就是是选选择择合合适适的的保保温温材材料料，选选用用时应根据本地区的实际情况加以选用。时应根据本地区的实际情况加以选用。保温效率保温效率2023/3/670祝考试顺利2023/3/671