文档介绍：第四章传热
第一节 概述
一、传热:由温度差引起的能量转移过程称为热量传递过程或传热过程。
二、传热现象:几乎无时不有,无处不在。因为温差几乎无时不有,无处不在。
三、传热原理的应用:十分广泛。尤其在能源动力、化工、冶金部门。
化学过程
单元操作
设备管道
废热利用
四、问题类型
提高(强化)传热速率
降低(削弱)传热速率
五、传热基本方式(传热机理)
:由微观粒子(分子、原子、离子和电子)的微观运动传递热量的过程。
固体
金属,自由电子的运动。
非金属
分子晶体,分子的振动。
原子晶体,原子的振动。
离子晶体,离子的振动。
液体,分子的不规则热运动(布朗运动),介于气体与非金属之间。
气体,分子的不规则热运动(布朗运动)。
(对流):由流体质点的宏观运动传递热量的过程。由于同时存在分子不规则热运动,所以对流必然伴随热传导。
自然对流:宏观运动由流体密度差引起,而密度差由温度差引起。
强制对流:宏观运动由外力(泵、风机、位差、压差等)引起。
(辐射)(radiation):由电磁波传递热量的过程。
物体因温度的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。
物体(固体、液体和气体)都能将热能以电磁波形式发射出去,而不需任何介质。
任何物体只要在绝对零度以上都能发生辐射能,但是只有物体的温度差别较大时,辐射传热才成为最主要的传热方式。
在实际问题中,传热方式很少单独存在,常常两种或三种共存.
六、典型的传热设备
实现两流体换热过程的设备称为换热器。化工生产中遇到的多是两流体间的热交换。
间壁式换热器:冷、热流体被间壁隔开,它们分别在壁面两侧流动。此壁面即构成间壁式换热器。热由热流体以对流方式传递到壁面一侧,通过间壁的导热,在由壁面另一侧以对流形式传递到冷流体。
热流
方向
间
壁
热流体
冷流体
对流
对流
导热
七、传热速率与热流密度
传热速率(热流量)Q: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:J/s=W。
热流密度(或热通量)q: 单位时间、通过单位传热面积所传递的热量,是反映传热速率大小的特征量。单位:J/()=W/m2,
八、传热状态
稳态传热:温度仅随位置变化而不随时间变化的传热方式。
显著特点是传热速率Q为常量。
连续生产中传热过程大多属于稳态传热。
非稳态传热:温度既随位置变化又随时间变化的传热方式。
显著特点是传热速率Q为变量。
间歇生产中的传热过程大多属于非稳态传热。
九、载热体
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,此流体称为载热体。
加热剂:提供热量的载热体。热水、饱和蒸汽、矿物油、联苯、熔盐、烟气
冷却剂:取走热量的载热体。冷水、空气、盐水、液氨、液氮。
十、传热速率方程
传热速率Q与传热面积A和冷热两种流体的平均温差⊿tm成正比,即Q=KA△tm
Q:传热速率,W
△tm:两流体的平均温度差,K
K:比例系数,总传热系数,因次W/(m2·K)。
上式为传热速率方程或传热基本方程,是换热器传热计算的重要依据。