化工基础41化工生产中的传热过程ppt课件.ppt

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1、化工基础教学目的：重点：第四章传热过程了解学习传热过程的意义，掌握传热的一些基本物理量。传热中的一些基本物理量§4.1概述4.1化工生产中的传热过程及常见换热器1．化工生产中的传热过程单元操作中的蒸发、精馏、干燥等过程也需要按一定速率供给热量或移走热量；设备和管道在高温或低温下运行，尽量减少它们与外界的传热，就需要保温；传热过程不但为化工生产过程提供了必要的温度条件，保证了过程的热量平衡，满足了生产的要求，而且也是化学工业提高经济效益、保护环境的重要措施。系统内由于温度的差异使热量从高温向低温转移的过程称之为热量传递过程，简称传热过程。化工生产对传热的要求有两类，一是要求热量的传递速率

2、要高，目的是增大设备的传热强度、提高生产能力或减小设备尺寸、降低生产费用；另一类则是要求尽量避免热量传递，需要采用隔热等方法减小传热速率。化工生产中传热主要运用于：①应用于生产中原料的加热、成品的冷却或冷凝。②应用于控制化学反应所需要的一定温度范围而采取的加热、冷却或保温。③应用于某些稀溶液的加热、蒸发结晶、干燥等操作或某些浓溶液的冷却。④应用于生产中热量的合理利用和废热回收，以节省热能。传热过程也分为定态传热和非定态传热两种，换热器传热面上各点温度不随时间而改变的过程称为定态传热，反之，称为不定态传热。定态传热：在传热体系中各点的温度只随换热器的位置的变化而变，不随时间而变．特点：通

3、过传热表面的传热速率为常量.非定态传热：若传热体系中各点的温度，既随位置的变化，又随时间变化。特点：传热速率、热通量均为变量。通常连续生产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。化工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论定态传热。换热方式工业上的传热过程中，冷流体和热流体的接触有三种方式。在这类传热中，冷、热流体在传热设备中通过直接混合的方式进行热量交换，又称为混合式传热。优点：方便和有效，而且设备结构较简单，常用于热气体的水冷或热水的空气冷却。缺点：在工艺上必须允许两种流体能够相互混合。①直接接触式传热②间壁式传热在多数情况下，化工工艺上不允许冷热流体直接接触，故直接接触式传热和蓄热

4、式传热在工业上并不很多，工业上应用最多的是间壁式传热过程。这类换热器的特点是在冷、热两种流体之间用一金属壁(或石墨等导热性能好的非金属壁)隔开，以便使两种流体在不相混合的情况下进行热量传递。这类换热器中以套管式换热器和列管式换热器为典型设备。这种传热方式是冷、热两种流体交替通过同一蓄热室时，即可通过填料将从热流体来的热量，传递给冷流体，达到换热的目的。优点：结构较简单，可耐高温，常用于气体的余热或冷量的利用。缺点：由于填料需要蓄热，所以设备的体积较大，且两种流体交替时难免会有一定程度的混合。③蓄热式传热传导传热系统温度较高部分的粒子因热运动与相邻的粒子碰撞将热量传递给温度较低粒子的过程

5、称为传导传热，简称热传导或导热。在同一物体内或紧密相连的不同物体之间，只要存在温度差，热量就会从温度高的部分传至温度低的部位。可见热传导不仅发生在固体中，同时也是流体内的一种传热方式。在静止流体内部以及在作层流运动的流体层中垂直于流动方向上的传热，是凭借流体分子的振动碰撞来实现的，换言之，这两类传热过程也应属于传导的范畴。所以说：固体和静止流体中的传热以及作层流运动的流体层中垂直于流动方向上的传热均属于传导传热。很显然，传导过程的特点是：在传热过程中传热方向上无质点的宏观迁移。热量传递的基本方式有传导传热、对流传热和辐射传热三种。2．传热基本方式对流传热流体中质点发生相对位移而引起的热

6、量传递，称为对流传热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。其特点是不需要任何传热介质，可在真空中传递。

7、实际生产中的传热过程很少是以一种方式进行，而是两种或三种基本方式的联合，如间壁式换热就是热对流和热传导的串联过程。3．间壁式换热器间壁式换热器中，热量自热流体传给冷流体的过程包括三个步骤：①热流体将热量传到壁面一侧；②热量通过固体壁面的热传导；③壁面的另一侧将热量传给冷流体。即给热一导热一给热的串联过程。依传热面的结构可分为管式换热器和板式换热器。管式换热器的传热面是由管子做成的，包括套管式、列管式、蛇管式、喷淋式和翅片管式等；板式换热器的传热