化工原理 教学课件 作者 张宏丽周长丽闫志谦 编 第五章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 化工原理 第五章 传热 第一节 概述 二、传热的基本方式 热量传递是由于物体内或系统内的两部分之间的温度差而引起的，热量传递方向总是由高温处自动地向低温处移动。温度差越大，热能的传递越快，温度趋向一致，就停止传热。所以，传热过程的推动力是温度差。 根据传热机理的不同，热量传递的基本方式有三种：即热传导、热对流和热辐射。 第一节 概述 1．热传导 热传导简称导热。物体中温度较高部分的分子因振动而与相邻分子相碰撞，将热能传给温度较低部分的传热方式。在热传导中，物体中的分子不发生相对位移。 如果把一根铁棒的一端放在火中加热，另一端会逐渐变热，这就是热传导的缘故。固体、液体和气体都能以这种方式传热。 2．热对流 热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程。热对流可分为自然对流和强制对流。强制对流传热状况比自然对流好。热对流这种传热方式仅发生在液体和气体中。 第一节 概述 3．热辐射 热辐射是以电磁波的形式发射的一种辐射能，当此辐射能遇到另一物体时，可被其全部或部分的吸收而变为热能。因此辐射传热，不仅是能量的传递，还同时伴随有能量形式的转化。另外，辐射传热不需要任何介质作媒介，它可以在真空中传播。这是辐射传热与热传导及对流传热的根本区别。 实际上，以上三种传热方式很少单独存在，一般都是两种或三种方式同时出现。在一般换热器内，辐射传热量很小，往往可以忽略不计，只需考虑热传导和对流两种传热方式。本章将重点讨论后面两种传热方式。 第一节 概述 三、工业生产上的换热方法 参与传热的流体称为载热体。在传热过程中，温度较高而放出热能的载热体称为热载热体或加热剂；温度较低而得到热能的载热体称为冷载热体或冷却剂、冷凝剂。 冷、热两种流体在换热器内进行热交换，实现热交换的方式有以下三种： 第一节 概述 第一节 概述 2．蓄热式换热 蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成，室内装有耐火砖等固体填充物，如图5-2所示。操作时冷、热流体交替的流过蓄热室，利用固体填充物来积蓄和释放热量而达到换热的目的。 由于这类换热设备的操作是间歇交替进行的，并且难免在交替时发生两股流体的混合，所以这类设备在化工生产中使用的不太多。 第一节 概述 3．间壁式换热 这是生产中使用最广泛的一种形式。间壁式换热器的特点是冷、热流体被一固体壁面隔开，分别在壁面的两侧流动，不相混合。传热时热流体将热量传给固体壁面，再由壁面传给冷流体。 间壁式换热器适用于两股流体间需要进行热量交换而又不允许直接相混的场合。 化工生产中最常遇到的换热过程是间壁式换热，本章重点讨论间壁式换热器。 第一节 概述 四、间壁式换热器简介 用来实现冷、热流体之间热量交换的设备都可称为热交换器或换热器。在换热器内可以是单纯地进行物料的加热或冷却；也可以进行有相变化的沸腾和冷凝等过程。 间壁式换热器的种类很多，下面仅介绍典型的套管式、列管式换热器。 第一节 概述 2．列管式换热器 列管式换热器主要有壳体、管束、管板（花板）和封头等部件组成。一种流体由封头处的进口管进入分配室空间（封头与管板之间的空间）分配至各管内（称为管程），通过管束后，从另一封头的出口管流出换热器。另一种流体则由壳体的进口管流入，在壳体与管束间的空隙流过（称为壳程），从壳体的另一端出口管流出。图5-4所示为流体在换热器管束内只通过一次，称为单管程列管式换热器。 若在换热器的分配室空间设置隔板，将管束的全部管子平均分成若干组，流体每次只通过一组管子，然后折回进入另一组管子，如此反复多次，最后从封头处的出口管流出换热器。 这种换热器称为多管程列管式换热器。图5-5所示为双管程列管式换热器。 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 五、稳定传热与不稳定传热 在传热系统中温度分布不随时间而改变的传热过程称为稳定传热。连续生产过程中的传热多为稳定传热。 若传热系统中温度分布随时间变化的传热过程称为不稳定传热。工业生