概述平壁热传导精要.ppt

4.1.3 典型的间壁式换热器 （1）套管换热器 4.1.5 定态与非定态传热 非定态传热 返回 4.1 概述 4.1.1 传热的基本方式 4.1.2 传热过程中冷、热流体的（接触）热交换的方式 4.1.3典型的间壁式换热器 4.1.4 传热速率和热通量 4.1.5 稳态传热和非稳态传热 4.1.6热载体及其选择 返回 加热或冷却 回收热量 保温 强化传热过程 削弱传热过程 4.1.1 传热的三种基本方式 一、热传导 热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。 特点：没有物质的宏观位移 气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 固体 导电体：自由电子在晶格间的运动 非导电体：通过晶格结构的振动实现 液体 机理复杂 二、对流 流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。 三、热辐射 物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。 自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力 引起的流动。 强制对流：流体受外力作用而引起的流动。 对流传热：流体与固体壁面之间的传热过程。 能量转移、能量形式的转化 不需要任何物质作媒介 4.1.2 传热过程中冷、热流体的（接触）热交换方式 一、直接接触式 板式塔 填料塔 凉 水 塔 二、蓄热式 优点： 结构较简单 耐高温 缺点： 设备体积大 有一定程度的混合 低温流体 高温流体 三、间壁式 传热面为内管的表面积 （1）套管换热器 冷流体t1 t2 热流体T1 T2 （2）列管换热器 传热面为壳内所有管束的表面积 热流体T1 T2 冷流体t1 t2 （2）列管换热器 列管式换热器 列管数n，流体流量Vs a、单管程: b.双管程: c.四管程: 传热面积———内管管壁面积 流通面积 （3）、冷、热流体通过间壁的传热过程 t2 t1 T1 T2 对流 对流 导热 冷流体 Q 热流体 定态传热： 式中 ?tm──两流体的平均温差，℃或K； S──总传热面积，m2； K──总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)。 总传热速率方程： 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。 4.1.4 传热速率和热通量 式中 S──总传热面积 潜热:由于相变而产生的热量,如冷凝,沸腾。 显热:由于温度改变而产生的热量 定态传热 4.1.6 热载体及其选择 加热剂：热水、饱和水蒸气 矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等 用电加热 冷却剂：水、空气、冷冻盐水、液氨等 加热温度?180?C 饱和水蒸气 冷却温度?30?C 水 4.2 热传导 4.2.1 热传导的基本概念和傅立叶定律 4.2.2导热系数 4.2.3通过平壁的定态热传导 4.2.4通过圆筒壁的定态热传导 返回 4.2.1 热传导的基本概念和傅立叶定律 式中 t ── 某点的温度，℃； x,y,z ── 某点的坐标； ? ── 时间。 温度场：在某时刻，物体（空间）各点的温度分布。 一、温度场、等温面、温度梯度 非定态温度场 定态温度场 等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。 不同温度的等温面不相交 t1 t2 t1t2 等温面 Q t+?t t-?t t n Q dA 温度梯度是一个点的概念。 温度梯度是一个向量。 方向垂直于该点所在等温面，以温度增加的方向为正 一维定态热传导 温度梯度 二、傅立叶定律 式中 dS ── 导热面积，m2； ?t/?n ── 温度梯度，℃/m或K/m； ? ── 导热系数，W/(m·℃)或W/(m·K)。 热传导速率： 负号表示传热方向与温度梯度方向相反 ?表征材料导热性能的物性参数 ?越大，导热性能越好 用热通量来表示 对一维稳态热传导 （2）?是分子微观运动的宏观表现 4.2.2 导热系数 （1）?在数值上等于单位温度梯度下的热通量 ? = f(结构,组成,密度,温度,压力） （3）各种物质的导热系数 ?金属固体 ?非金属固体 ?液体 ?气体 金属固