《传热及换热器》PPT课件

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1、7.1概述7.1.1传热过程在化工生产中的应用7.1.2传热的三种基本方式7.1.3冷热流体的接触方式7.1.4热载体及其选择7.1.5间壁式换热器的传热过程第七章传热7.1.1传热过程在化工生产中的应用加热或冷却换热保温强化传热过程削弱传热过程7.1.2传热的三种基本方式一、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：没有物质的宏观位移气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果固体导电体：自由电子在晶格间的运动非导电体：通过晶格结构的振动来实现的液体机理复杂二

2、、对流流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。三、热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。自然对流强制对流能量转移、能量形式的转化不需要任何物质作媒介7.1.3冷热流体的接触方式一、直接接触式板式塔二、蓄热式优点：结构较简单耐高温缺点：设备体积大有一定程度的混合低温流体高温流体三、间壁式传热面为内管壁的表面积套管换热器冷流体t1t2热流体T1T2列管换热器传热面为壳内所有管束壁的表面积热流体T1T2冷流体t1t27.1.4热载体及其选择加热剂：热水、饱和水蒸气矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等用电加热冷却剂：水、空气、

3、冷冻盐水、液氨等冷却温度30℃水加热温度180℃饱和水蒸气热负荷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。7.1.5间壁式换热器的传热过程一、基本概念非稳态传热二、稳态与非稳态传热稳态传热式中A──总传热面积，m2。三、冷热流体通过间壁的传热过程t2t1T1T2对流对流导热冷流体Q热流体式中K──总传热系数，W/(m2·℃

4、)或W/(m2·K)；Q──传热速率，W或J/s；A──总传热面积，m2；tm──两流体的平均温差，℃或K。总传热速率方程：稳态传热：7.2热传导7.2.1有关热传导的基本概念7.2.2傅立叶定律7.2.3导热系数7.2.4通过平壁的稳定热传导7.2.5通过圆筒壁的稳定热传导7.2.1有关热传导的基本概念式中t──某点的温度，℃；x,y,z──某点的坐标；──时间。温度场：某时刻，物体或空间各点的温度分布。(1)温度场和等温面不稳定温度场稳定温度场等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。不同温度的等温面不相交

5、。t1t2t1>t2等温面Q(2)温度梯度t+tt-ttnQdA温度梯度是一个点的概念。温度梯度是一个向量。方向垂直于该点所在等温面，以温度增加的方向为正一维稳定热传导n方向是等温线的法线方向，沿着该方向单位长度上温度变化最显著。7.2.2傅立叶定律式中dQ──热传导速率，W或J/s；dA──导热面积，m2；t/n──温度梯度，℃/m或K/m；──导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。负号表示传热方向与温度梯度方向相反表征材料导热性能的物性参数越大，导热性能越好用热通量来表示对一维稳态热传导(2)是分子微观

6、运动的宏观表现。7.2.3导热系数(1)在数值上等于单位温度梯度下的热通量。=f(结构,组成,密度,温度,压力）(3)各种物质的导热系数金属固体>非金属固体>液体>气体在一定温度范围内：式中0,──0℃,t℃时的导热系数，W/(m·K)；α──温度系数。对大多数金属材料α<0，t，对大多数非金属材料α>0，t，1)固体金属：纯金属>合金非金属：同样温度下，越大，越大。2)液体金属液体较高，非金属液体低，水的最大。t，（除水和甘油）3)气体一般来说，纯液体的大于溶液t，气体不

7、利于导热，但可用来保温或隔热。7.2.4通过平壁的稳定热传导一、通过单层平壁的稳定热传导假设：(1)A大，b小；(2)材料均匀；(3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。t1t2btxdxQxQx+dx取dx的薄层，作热量衡算：对于稳定温度场傅立叶定律：边界条件为：得：设不随t而变式中Q──热流量或传热速率，W或J/s；A──平壁的面积，m2；b──平壁的厚度，m；──平壁的导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)；t1,t2──平壁两侧的温度，℃。讨论：2．分析平壁内的温度分布上限由1．可表示为推动力：热阻：为不随t变化，

8、t～x成呈线形关系。3．当随t变化时若随t变化关系为：则t～x呈抛物线关系。如：1～t1，2～t2二、通过多层平壁的稳定热传导假设：(1)A大，b小；(2)材料均匀；(3)温度仅沿x变化，且不随时间变化。(4)各层接触良好，接触面两侧温度相同。t1t2b1txb2b3