化工原理-6章传热-总结.ppt

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1、化工原理principlesofchemicalengineering第六章传热总结第六章传热第一节概述第二节热传导第三节对流给热第四节沸腾给热与冷凝给热第五节热辐射第六节传热过程的计算第七节换热器6.1.1传热过程在化工生产中的应用第一节概述1、原料、产品的加热和冷却一、传热的目的2、设备或管道需要保温和隔热，节省能源，降低生产成本3、废热能和冷量的回收再利用二、传热过程中冷热流体的接触方式1、直接接触式传热2、间壁式传热3、蓄热式传热冷流体热流体热流体冷流体蓄热式换热器示意图三、载热体及其选择载热体：为将冷流体加热或热流体冷却，必须用另一种

2、流体供给或取走热量的流体对载热体要求：1.载热体的温度应易于调节2.载热体的饱和蒸汽压宜低，加热时不会分解3.载热体毒性要小，使用安全，对设备应基本没有腐蚀4.载热体应价格低廉而且容易得到6.1.2传热过程一、传热速率1.热流量Q——表示换热器传热的快慢单位时间内热流体通过整个换热器的传热面，传递给冷流体的热量。单位：w2.热通量q单位时间、通过单位传热面积所传递的热量。单位：w/m2三、稳态传热与非稳态传热稳态传热：传热过程中，如果传热系统中各处温度只随位置而变，而不随时间而变，称此过程为稳态传热过程。此时，热流量Q为常数。非稳态传热：传热过

3、程中，如果传热系统中各处温度及有关物理量（如Q、q等）随时间而变，称此过程为非稳态传热过程。物体中的分子或质点不发生宏观位移。1、热传导二、传热的基本方式流体中质点的位移和混合而引起的热量传递过程。2、对流给热仅发生在液体和气体中特点：流体中质点有相对的宏观位移3、热辐射热辐射是以电磁波的形式发射的一种辐射能，辐射能被物体全部或部分的吸收而变为热能。一、温度场稳态温度场：非稳态温度场：6.2.1傅里叶(Fourier)定律和热导率第二节热传导二、等温面三、温度梯度法向等温面等温面、温度梯度与热流方向四、傅里叶(Fourier)定律——热传导的基

4、本定律式（6-5）注：热流方向与温度梯度方向相反五、热导率Δ单位，W/(m·K)或W/(m·0C)Δ表示物质导热能力的强弱，是物质的一种物理性质；Δλ=f（物质的结构、组成、密度、温度、压强、湿度等）6.2.2通过平壁的定态导热过程t1δtxdxAt2t1>t2导体的热阻K/W式（6-10）式（6-9）平壁内温度沿壁厚呈直线关系（λ为常数）Q一、单层平壁的稳态热传导二、多层平壁的稳态热传导t1t2δ1tδ2δ3t2t4t3稳态传热式（6-19）4.2.3通过圆筒壁的定态导热过程一、单层圆筒壁的热传导式（6-15）式（6-16）d2/d1≥2时，

5、dm取对数平均值单层圆筒壁的导热热阻d2/d1<2时，dm取算术平均值式（6-17）二、多层圆筒壁的热传导第三节对流给热6.3.1对流给热过程分析热流体冷流体TtTwtWΦΦ流体通过间壁的热交换对流给热层流：导热湍流：层流底层：导热湍流主体：热对流一般将流动流体中存在温度梯度的区域称为传热边界层，也是传热的主要热阻。6.3.2对流给热过程的数学描述一、对流给热速率表达式和牛顿冷却定律——对流给热系数，单位W/(m2·K)——对流给热方程式或牛顿冷却定律Δt——壁面温度与流体主体的平均温度的差值，℃对流给热过程的热阻热流体冷流体TtTwtWΦΦ流

6、体通过间壁的热交换热流体与壁面间对流给热：冷流体与壁面间对流给热：式（6-29）式（6-28）可表示成或式（6-36）二、因次分析法获得的对流给热系数6.3.3无相变的对流给热系数的经验关联式一、圆形直管内强制湍流的给热系数α式（6-40）——自然对流影响不计，Gr可省去流体被加热b=0.4流体被冷却b=0.3应用范围：a.Re>104,b.0.730-40（进口段只占总长的一小部分）或式（6-41）1.低粘度流体2.高粘度液体适用范围：a.Re>104,0.

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8、数，W/(m2·oC)d2—外管内径，md1—内管外径，m式（6-45）（1）定性尺寸按当量直径de（2）试验方法，例如套管d1d2二、流体在管外强制