文档介绍：第二章传热
纳米与生物高分子材料研究所袁华
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一、概述
传热(heat transfer 或 heat transmission)过程即热量传递过程
几乎所有的化学反应过程都需要控制在一定的温度下进
行。
反应物在进入反应器前常需加热或冷却到一定温度
在过程进行中,由于反应物需要吸收或放出一定的热
量,故又要不断地导入或移出热量;
许多设备或管道在高温或低温下操作,若要保证管路中
输送的流体能维持一定的温度以及减少热量损失,则需要
保温(或隔热);
随着能源价格的不断上涨,回收废热及节省能源已成为
降低生产成本的重要措施之一;
在工业生产中,传热过程具有相当重要的地位
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传热问题,通常有以下两类:
一类是要求热量传递情况好,亦即要求传热速率高,
这样可使完成某一换热任务时所需的设备紧凑,从而降
低设备费用;
另一类是像高温设备及管道的保温,低温设备及管道
的隔热等,则要求传热速率越低越好
学****传热的目的:
能够分析影响传热速率的因素;
掌握控制热量传递速率的一般规律;
能根据生产的要求来强化和削弱热量的传递;
正确地选择适宜的传热设备和保温(隔热)方法。
本章讨论热量从高温向低温稳定地自发进行传递的过程
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本章重点
¾基本概念:传热的基本方式,稳定与不稳
定传热;
¾热传导:傅立叶定律,导热系数,平壁
与圆筒壁的导热;
¾对流传热:壁面和流体间的传热系数;
¾辐射传热:黑体、白体、透热体和灰体,
热辐射的基本定律;
¾传热计算:能量衡算,平均温度差,总传
热系数换热器面积。
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二、基本概念
1、传热的基本方式
热的传递是由于系统内或物体温度不同而引起的。
当无外功输入时,根据热力学第二定律,热总是自动地
从温度较高的部分传给温度较低的部分,或是从温度较
高的物体传给温度较低的物体
传热的基本方式有三种:
传导(conduction)、
对流(convection)
辐射(radiation)。
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热的传递是由于系统内或物体内温度不同而引起的
传热有三种基本方式
¾热传导:借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运
动而引起的热量传递。热传导通常发生在固体或层流流体中。
¾热对流:流体各部分之间发生相对位移所引起的热
传递。热对流仅发生在流体中。
9 强制对流 forced convection
9 自然对流natural convection
¾热辐射:因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。
上述三种传热方式很少单独出现,
往往是相互伴随着出现的。
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工生产中广泛应用的间壁式换热器,热量从热流体经间壁
(如管壁)传向冷流体的过程,是以导热和对流两种方式进
行。
工业生产中冷、热两种流体的热交换,大多数情况下不允
许两种流体直接接触,要求用固体壁隔开,这种换热器称
为间壁式换热器。
热流体的温度由T1降至T2;冷流体的温度由t1升至t2。由于
热流体与冷流体之间有温度差Δtm,则热量通过间从热流体
传给冷流体。单位时间内的传热量,即传热速率(heat
transfer rate)Q,与传热面积A及两流体的温度差Δtm成正
比,为
Q=KAΔtm
称传热速率方程式或传热基本方程式
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K------比例系数,称为总传热系数(Overall
heat transfer coefficient),W/m2·K(或W/m2·℃);
Q-----------传热速率,J/s(或W);
A-----------传热面积, m2;
Δtm-------两流体的平均温度差,K(或℃)。
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2、换热器的热负荷计算
A、无相变化时热负荷计算
1. 比热法
Q1=G1cp1(T1-T2)
2. 热焓法热焓也称为焓。当物系的内能变U,压力为
P,体积为V时,焓的定义为 I=U+PV
Q=G(I1-I2)
I1-------物系始态的焓,kJ/kg;
I2-------物系终态的焓,kJ/kg。
B、有相变化时热负荷计算
当流体与外界交换热量过程中发生相变化时,其热负荷用潜
热法计算。
Q=Gr r为液体汽化(或蒸汽冷凝)潜热,单位为kJ/kg。
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目录:目录:
第一节导热
第二节对流换热
第三节辐射换热
第四节综合传热和换热器
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