5.1传热过程技术方案.ppt

载热体及其选择 在化工生产中，物料在换热器内被加热或冷却时，通常需要用另一种流体供给或取走热量，此种流体称为载热体，其中起加热作用的称为加热介质（或加热剂）；起冷却（冷凝）作用的称为冷却介质（或冷却剂）。 载热体 选择载热体原则 （1）载热体的温度易调节控制； （2）载热体的饱和蒸气压较低，加热时不易分解； （3）载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备； （4）价格便宜，来源容易。 载热体及其选择 第五章 传 热 5.2 热传导 5.2.1 平壁一维稳态热传导 一、单层平壁一维稳态热传导 假设： 1.导热系数不随温度变化，或可取平均值； 2.一维稳态 3.忽略热损失。 图5-3 单层平壁热传导 对平壁一维稳态热传导 积分并整理得 微分式 积分式 一、单层平壁一维稳态热传导 导热热阻 一、单层平壁一维稳态热传导 热通量 二、多层平壁的一维稳态热传导 图5-4 三层平壁热传导 假设： 1.导热系数不随温度变化，或可取平均值； 2.一维稳态 3.忽略热损失 4.没有接触热阻 通过各层平壁截面的传热速率必相等 或 二、多层平壁的一维稳态热传导 * * 第五章 传 热 通过本章学习，掌握传热的基本原理和规律 ，并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程 的有关问题。 学习目的 与要求 5.1 传热过程概述 第五章 传 热 传热 热量从高温度区向低温度区移动的过程称为热量传递，简称传热。 概述 化学反应 (放热) 快点把热量取走吧,否则…… 化学反应 (吸热) 快点加点热量吧,否则…… 单元操作 按一定速率输入或输出热量 一是强化传热过程，如各种换热设备中的传热。 二是削弱传热过程，如对设备或管道的保温，以减少热损失。 化工生产中对传热过程的要求 概述 根据传热机理的不同,热的传递有三种基本方式: 传导(heat conduction) 对流(heat convection) 辐射(heat radiation) 稳态传热(steady heat transfer)：传热系统中各点的温度不随时间而改变。 非稳态传热(non-steady heat transfer)：传热系统中各点温度既随位置又随时间而变。 均衡的连续操作 间歇操作 传热中的一些基本物理量和单位 热量(heat quantity）：是能量的一种形式。 1 J = 0.2389 cal 传热速率Q(heat transfer rate, heat flux):也称热流量，是指单位时间传递的热量，单位为W。 热流密度(heat density):也称为传热强度、热通量，是单位时间单位传热面积所传递的热量，是传热设备的性能标志之一，单位为W.m-2。 5.1 传热过程概述 5.1.1热传导及导热系数 第五章 传 热 一、热传导(导热) 不依靠物体内部各部分质点的宏观混合运动，而是借助于物体分子、原子、离子、自由电子等微观粒子的热运动产生的热量传递称为热传导，简称导热。 想一想 什么情况下热量的传递主要是传导传热？ 固体 静止流体 传热方向与流体质点运动方向相垂直 傅立叶定律（Fourier’s Law） 温度梯度 导热系数 微分导热通量 热通量与温度梯度方向相反 一、热传导(导热) 二、导热系数 导热系数 导热系数表征了物质热传导能力的大小，是物质的基本物理性质之一，其值与物质的形态、组成、密度、温度等有关。 导热系数[W/(m.oC)] 0.006～0.06 0.1～0.7 0.2～3.0 15～420 0.003～0.06 气体 液体 非导电固体 金属 绝热材料 二、导热系数 1.固体的导热系数 纯金属的导热系数与电导率的关系可用魏德曼（Wiedeman）-弗兰兹（Franz）方程描述 良好的电导体必然是良好的导热体，反之亦然。 二、导热系数 合金的导热系数比纯金属要低。 对大多数均质固体，导热系数与温度近似呈线性关系 对大多数金属材料，?为负值； 而对大多数非金属材料，?为正值； 对理想气体，?=1/T ，1/K。 二、导热系数 2.液体的导热系数 除水和甘油外，大多数非金属液体的导热系数亦随温度的升高而降低。 金属液体的导热系数比一般的液体要高。 纯液体的导热系数比其溶液的要大。 二、导热系数 3.气体的导热系数 气体导热系数随温度升高而增大。 在相当大的压力范围内，气体的导热系数随压力的变化很小，可以忽略不计。 二、导热系数 气体的?值很小，对导热不利，但对却对保温有利。 5.1 传热过程概述 5.1.1 热传导及导热系数 第五章 传 热 5.1.2 对流 对