化工原理第四章 传鹊娜.ppt

第四章 传热 ;一、传热在化学工程中的应用; 1、热传导;强制对流： 因泵（或风机）或搅拌等外力所导致的对流称为强制对流。 ;3、热辐射; ;二、间壁式 ;列管换热器;热载体及其选择 ;热负荷Q’：工艺要求，同种流体需要温升或温降时，吸收或放出的热量，单位J。 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。;非稳态传热 ;三、冷热流体通过间壁的传热过程;式中 K──总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)； Q──传热速率，W或J/s； A──总传热面积，m2； ?tm──两流体的平均温差，℃或K。 ;;不稳定温度场 ; 等温面：在同一时刻，温度场中所有温度相同的点组成的面。 ; 注意：沿等温面将无热量传递，而沿和等温面相交的任何方向，因温度发生变化则有热量的传递。温度随距离的变化程度以沿与等温面的垂直方向为最大。;;热导率 ;1.固体热导率 ;2.液体热导率;3.气体热导率;;傅立叶定律： ;讨论： ; ?不随t变化， t～x成呈线形关系。;如图所示：以三层平壁为例;第一层 ;;例：某冷库外壁内、外层砖壁厚均为12cm，中间夹层厚10cm，填以绝热材料。砖墙的热导率为0.70w/m·k，绝热材料的热导率为0.04w/m·k，墙外表面温度为10℃ ，内表面为-5℃ ，试计算进入冷库的热流密度及绝热材料与砖墙的两接触面上的温度。;;根据傅立叶定律，对此薄圆筒层可写出传导的热量为;讨论：;2． ;; 多层圆筒壁的热传导计算，可参照多层平壁。 对于第一、二、三层圆筒壁有;根据各层温度差之和等于总温度差的原则，整理上三式可得 ;例 在一?60×3.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07W/m·℃，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=0.15W/m·℃。现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。 ;保温层界面温度t3;对流传热：是在流体流动进程中发生的热量传递现象，它是依靠流体质点的移动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。 ;传热过程;式中 Q——对流传热速率，W； A——传热面积，m2 Δt——对流传热温度差， Δt= T-TW或Δt= t-tW，℃； T——热流体平均温度，℃； TW——与热流体接触的壁面温度，℃； t——冷流体的平均温度，℃； tW——与冷流体接触的壁面温度，℃； a——对流传热系数(heat transfer confficient)，W/m2·K（或W/m2·℃）。 ; ;5. 是否发生相变 蒸汽冷凝、液体沸腾 ?相变 ?无相变;无相变时，影响对流传热系数的主要因素可用下式表示：;准数符号及意义; 准数关联式是一种经验公式，在利用关联式求对流传热系数时，不能超出实验条件范围。;???;Nu=0.023Re0.8Pr1/3（μ/μw）0.14;;Re=duρ/μ=(0.053×15 ×0.746)/(0.6 ×10-5) =2.28 ×104 104(湍流) Pr=cpμ/λ=(1.026 ×103 ×26.0 × 10-5)/0.03928=0.68; 流体在圆形直管内作强制滞流时，应考虑自然对流及热流方向对对流传热系数的影响。; 当自然对流的影响不能忽略时，而自然对流的影响又因管子水平或垂直放置以及流体向上或向下流动方向不同而异。; 对于垂直管，自然对流的影响较大，可作近似校正。如强制对流方向和自然对流方向相同时， α值按上式计算结果减少15%，方向相反时，加大15%。; 流体在弯管内流动时，由于受离心力的作用，增大了流体的湍动程度，使对流传热系数较直管内大。;采用上述各关联式计算，将管内径改为当量直径de即可。;2 流体在管外强制对流2.1 流体在管束外强制垂直流动——单管;流体在管束外强制垂直流动——多管;加热表面形状;;?滴 ?膜 ;膜状冷凝时的对流传热系数;1.2蒸汽在垂直管外（或垂直板上）冷凝;层流;1.3 影响因素和强化措施 (1) 液体物性 ??，??， ??， r?? ?? (2) 不凝气体 不凝气体存在，导致?? ?，需定期排放。;(5) 强