化工原理课件第4篇 章传热.ppt

第4章 传热;4.1 概述 4.1.1 传热过程在化工生产中的应用 4.1.2 传热的三种基本方式 4.1.3 冷、热流体的接触方式 4.1.4 热载体及其选择 4.1.5 间壁式换热器的传热过程;4.1.1 传热过程在化工生产中的应用;4.1.2 传热的三种基本方式 ; 二、对流 流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。;4.1.3 冷、热流体的接触方式;传热面为内管的表面积 ;（2）列管换热器;4.1.4 热载体及其选择 ;热负荷Q’：工艺要求，同种流体需升温或降温时吸收或放出的热量，单位 J/s或W。 传热速率Q（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位 J/s或W。 热流密度q （热通量） ：单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位 J/(s·m2)或W/m2。;二、稳态与非稳态传热 ;三、冷、热流体通过间壁的传热过程;式中 ?tm──两流体的平均温差，℃或K； A──总传热面积，m2； K──总传??系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)。;4.2 热传导 4.2.1 有关热传导的基本概念 4.2.2 傅立叶定律 4.2.3 导热系数 4.2.4 通过平壁的稳态热传导 4.2.5 通过圆筒壁的稳态热传导;4.2.1 有关热传导的基本概念;非稳态温度场 ;沿等温面移动时 ∵△t=0，∴无传热现象； 若沿与等温面相交的任何方向移动时 ∵△t≠0，∴必传热。 在单位面积内，同样的距离下，△t↑，传递的热量↑。在诸多方向中，沿垂直等温面的方向上的（△t/△n）最大，传热强度也最大。 ;t+?t;4.2.2 傅立叶定律 ;;（3）?是分子微观运动的宏观表现; 金属固体：101～102W/(m.K) 建筑材料：10-1～100W/(m.K) 绝热材料：10-2～ 10-1W/(m.K) 液体：10-1～ 100W/(m.K) 气体：10-2～ 10-1W/(m.K);在一定温度范围内：;液体; 4.2.4 通过平壁的稳态热传导;;;讨论： ; ?不随t变化， t～x呈线形关系; 二、 通过多层平壁的定态热传导;;三、各层的温差; 4.2.5 通过圆筒壁的定态热传导;;;讨论：;（3）圆筒壁内的温度分布;;对于n层圆筒壁： ; 例4-1 有一蒸汽管道，外径为25mm，管外包有两层保温材料，每层材料均厚25mm，外层保温材料与内层材料导热系数之比?2/?1=5，此时单位时间的热损失为Q；现工况将两层材料互换，且设管外壁与保温层外表面的温度t1、t3不变，则此时热损失为Q’，求Q’/Q=？;旧工况; 例4-2 炉壁内层为120mm厚的耐火材料，外层为230mm的建筑材料。测得炉内壁温为800oC，外壁温为113oC。为了减少热损失再包一层厚50mm、导热系数0.2W/(m.oC)的石棉，此时测得：炉内壁温仍为800oC，耐火材料与建筑材料界面温度为686oC，建筑材料与石棉界面温度为405oC，石棉外测温度为77oC。求包石棉后的热损失减少多少？原来两种材料的导热系数各为多少？;已知： 无石棉层时t1=800℃, t3=113℃, b1=0.12m, b2=0.23m 有石棉层时t1=800℃, t2=686℃, t3=405℃, t4=77℃, b1=0.12m, b2=0.23m, b3=0.05m，λ3＝0.2W/(m.oC);所以;(2) 耐火材料和建筑材料的导热系数。;4.3 对流传热 4.3.1 对流传热过程分析 4.3.2 对流传热速率 4.3.3 影响对流传热系数的因素 4.3.4 对流传热系数关联式的建立 4.3.5 无相变时的对流传热系数关联式 4.3.6 有相变时的对流传热系数关联式;4.3.1 对流传热过程分析; 对于湍流流体： 流体流过固体壁面时，由于流体的粘性作用，使靠近固体壁面附近存在一薄层流底层。在此薄层内，沿壁面的法线方向没有热对流，该方向上热的传递仅为热传导。由于流体的导热系数较低，使层流底层中的导热热阻很大，因此该层中温度差较大，即温度梯度较大。 在湍流主体中，由于流体质点的剧烈混合并充满漩涡，因此湍流主体中温度差及温度梯度极小，各处的温度基本相同。 在湍流主体与滞流底层的过渡层中，热传导和热对流均起作用，在该层内温度发生了缓慢的变化。;4.3.2 对流传热速率——牛顿冷却定律;4.3.3 影响对流传热系数的因素;三、流体的温度 流体温度影响流体温度与壁面温度之差Δt、流体物性、附加自然对流等。故计算中要修正温度对物性的影响。;五、流体的种类和相变化情况 α液体 α气体 α有相变 α无相变;α