化工原理(王志魁版）---第四章 传热.pptVIP

第四章 传热 4.1 概述 传热过程的应用 物料的加热与冷却 热量与冷量的回收利用 设备与管路的保温 热传递的三种基本方式 热传导 热对流 热辐射 传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式 直接接触式换热 蓄热式换热 间壁式换热 4.1 概述 4.1 概述 典型的间壁式换热器 套管式换热器 单程列管式换热器 双程列管式换热器 4.1 概述 热载体及其选择 载热体的温度易调节控制 载热体的饱和蒸汽压较低，加热时不易分解 载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备 价格便宜，来源容易 4.2 热传导 4-2-1 基本概念及傅立叶定律 一 温度场和温度梯度 温度场 温度梯度 t和t+?t两等温面间的垂直距离?n 二 傅立叶定律 单位时间内传导的热量与温度梯度及垂直于热流方向的截面成正比 4-2-2 导热系数 导热系数的物理意义 4-2-2 导热系数 固体导热系数 金属 纯度：纯度越高λ越大 T： T? λ ? 非金属 ρ：ρ ? λ ? T：T ? λ ? 大多数固体： λ= λo（1+αt） 对于金属， α0 对于非金属α 0 液体导热系数 气体导热系数 T： T ? λ ? P： P? λ ? 4-2-3 单层平壁的稳态热传导 单层平壁的热传导 4-2-3 单层平壁的稳态热传导 多层平壁的稳态热传导 4-2-3 通过平壁的稳态热传导 多层平壁的热传导 接触热阻 4-2-4 圆筒壁的稳态热传导 单层圆筒壁的热传导 4-2-4 圆筒壁的稳态热传导 4-2-4 圆筒壁的稳态热传导 Am的另一种表示方式 4-2-4 圆筒壁的稳态热传导 多层圆筒壁的热传导 第三节 对流传热 对流传热 流体与流体间传热 流体与固体壁面间的传热 对流传热的分类 流体无相变的对流传热 强制对流传热 自然对流传热 流体有相变的对流传热 蒸汽冷凝 液体沸腾 4-3-1 对流传热方程和对流传热系数 对流传热分析 4-3-1 对流传热方程和对流传热系数 对流传热速率方程 4-3-1 对流传热方程和对流传热系数 影响对流传热系数的因素： 对流传热系数的物理意义 二 影响对流传热系数的因素 流体的种类和相变化情况 流体的特性 导热系数 粘度 比热容和密度ρCp 体积膨胀系数 流体的温度 流体的流动状态 流体流动的原因 传热面的形状、位置和大小 三 对流传热的特征数关系式 1、 流体无相变时的强制对流传热过程 首先列出影响该传热过程的物理量 α=f（l，ρ， μ ，Cp，λ，u） 确定无因次准数的数目 π定理：该过程的无因次准数的数目i 等于变量数n与基本因次数m之差。 变量数n=7， 基本因次数m=4（M、L、θ、T） 准数数目i=n-m=7-4=3，用π1 、π2、 π3 π1 =Φ（π2、 π3 ） 确定准数的形式 三 对流传热的特征数关系式 列出物理量的因次 三 对流传热的特征数关系式 因次分析（将共同物理量与剩余的物理量分别组成无因次准数） 三 对流传热的特征数关系式 2、自然对流传热过程 自然对流传热引起流动的原因：单位体积流体的升力，ρgβΔt α=f（l，ρ， μ ，Cp，λ，ρgβΔt） π1 =Φ（π2、 π3 ） 4-5-2 对流传热过程的因次分析 3、 应用准数关联式应注意的问题 定性温度 取流体平均温度t=（t1+t2）/2 取壁面温度tw 取流体和壁面平均温度tm=（tw+t）/2 特征尺寸 传热当量直径 四 流体无相变时的对流传热系数的经验关联式 （一） 流体在管内作强制对流传热 流体在圆形管内作强制湍流 低粘度（大约低于2倍常温下水的粘度）液体，用迪特斯（Dittus）和贝尔特（Boelter）关系式 四 流体无相变时的对流传热系数的经验关联式 讨论（1）中n的取值 对于大多数液体，Pr1 被加热时， Pr0.4 Pr0.3，n=0.4 被冷却时， Pr0.3 Pr0.4 ，n=0.3 对于大多数气体Pr 1 被加热时， Pr0.4 Pr0.3，n=0.4 被冷却时， Pr0.3 Pr0.4 ，n=0.3 四 流体无相变时的对流传热系数的经验关联式 高粘度流体用西德尔和塔特关联式 四 流体无相变时的对流传热系数的经验关联式 （二） 流体在管外强制对流 四 流体无相变时的对流传热系数的经验关联式 流体在管束外强制垂直流动（垂直于管束流动） 管束的排列 直列 错列 正方形 等边三角形 四 流体无相变时的对流传热系数的经验关联式 说明 应用范围：Re 3000 特征尺寸：管外径do，流速u取流体通过每排管子中最狭窄通道处的速度 管束排数