文档介绍：传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程,通常来说有温度差的存在就有热的传递,也就是说温差的存在是实现传热的前提条件或者说是推动力,在化工中很多过程都直接或间接的与传热有关。但是进行传热的目的不外乎是以下三种:
可见,传热过程在化工过程中是普遍存在的。
§3-1 概述
一、传热过程
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二、传热的三种基本方式
一个物系或一个设备只要存在温度差就会发生热量传递,当没有外功加入时,热量就总是会自动地从高温物体传递到低温物体。根据传热的机理不同,热传递有三种基本方式:热传导,热对流和热辐射。化工生产中碰到的各种传热现象都属于这三种基本方式。
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(一) 热传导(导热)
一个物体的两部分连续存在温差,热就要从高温部分向低温部分传递,直到各部分的温度相等为止,这种传热方式就称为热传导。
物质的三态均可以充当热传导介质,但导热的机理因物质种类不同而异,具体为:
固体金属:自由电子运动在晶格之间;
液体和非金属固体:个别分子的动量传递;
气体:分子的不规则运动。
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(二) 热对流
热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换,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。其中只有流体的质点能发生的相对位移。据引起对流的原因不同可分为:自然对流和强制对流。
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。
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(三)热辐射
热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。一切物体都能以这种方式传递能量,而不借助任何传递介质。通常在高温下热辐射才是主要方式。
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工业上的传热过程中,冷流体和热流体的接触有三种方式。
①直接接触式在某些传热过程中,热气体的直接水冷却及热水的直接空气冷却等。这种方式传热面积大,设备亦简单。
③间壁式冷、热流体用间壁隔开来,通过间壁进行换热,其型式很多。
②蓄热式使热流体流过换热器,将器内固体填充物加热,然后停止热流体,使冷流体流过蓄热器内已被热流体加热的固体填充物,如此周而复始,达到冷、热流体之间的传热目的。
三、工业中的换热方法
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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;板式换热器的传热面是由板材做成的,包括夹套式、螺纹板式、螺旋板式等。
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简单的套管换热器
把流体流经管束称为管程,该流体称为管程流体;把流体流经管间环隙称为壳程,该流体称为壳程流体。管程流体在管束内来回流过几次,就称为与次数相同程数的换热器。
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单程列管式换热器
1 —外壳 2—管束 3、4—接管 5—封头 6—管板 7—挡板
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双程列管式换热器
1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板
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