资源简介

(共22张PPT)
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《化工单元操作》
3 传热
3.1预备知识
3.2认知传热装置的工艺流程
3.3传热装置的开停车
3.4换热器的切换
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3.1 预备知识
3.1.1 概述
3.1.2 传热基本方式
热量传递方向
热量传递方向
高温部分
低温部分
高温物体
低温物体
1.物体内部传热
2.物体间传热
1.1.1 概述
（1）稳态传热
1.稳态传热和非稳态传热
传热系统中的温度仅与位置有关而与时间无关，不积累热量，输入热量=输出热量。
例如：装置稳定后的正常运行
（2）非稳态传热
传热系统中各点的温度既与位置有关，又与时间有关。
例如：装置开车、停车
1.1.1 概述
2.载热体
热流体（热载热体）
在换热过程中，温度较高放出热量的流体。
目的是将冷流体加热的载热体。
加热剂
冷流体（冷载热体）
在换热过程中，温度较低吸收热量的流体。
目的是将热流体冷却（或冷凝）的载热体。
冷却剂（或冷凝剂）
换热器
实现热量交换的设备。
头脑风暴
常用加热剂和冷却剂
——根据换热器换热方法的不同，
可分为：
（2）间壁式换热
（1）直接接触式换热
（3）蓄热式换热
3.工业换热方法
（1）直接接触式换热
冷、热两流体在直接接触和混合的过程中实现热量交换。
直接接触换热器（又称混合式）
冷、热两流体通过壁面传热，互不接触。
（2）间壁式换热
——包括列管式、套管式、夹套式、沉浸式、喷淋式等
（3）蓄热式换热
热、冷流体交替进入换热器，热流体将热量贮存在蓄热体中，然后由冷流体取走，从而达到换热的目的。
蓄热式换热器（又称回流式）
低温流体
高温流体
蓄
热
体
济南：鸡蛋被晒熟
水煮鸡蛋
煎鸡蛋
生活中的传热现象
1.1.2 传热基本方式
1. 热传导（导热）
定义：
特点：
物体中的质点不发生宏观的相对位移。
在固体、液体、气体均可发生。
物体紧密接触，存在温度差。
烫手鸡蛋
由于物质的分子、原子或电子的热运动或振动，使热量从物体高温部分向低温部分传递的过程。
等温面
温度梯度是向量，其方向垂直于等温面，它的正方向是温度增加的方向，与导热方向刚好相反。
温度梯度
在物体内部，凡在同一瞬间，温度相同的点所组成的面。
相邻两等温面之间的温度差Δt与这两个等温面之间的距离Δn的比值的极限，用dt/dn表示。
Q ——导热速率，W
λ——热导率（导热系数），W/(m·k)
A ——导热面积，m2
b ——壁厚，m
单位时间内的导热量（导热速率）与温度梯度以及垂直于热流方向的等温面面积成正比。
傅里叶定律
热导率(λ)
在单位温度梯度(1K/m)下，单位时间(1s)通过单位导热面积(1m2)的导热面所传导的热量(J)。
由实验测定：金属的热导率最大，非金属次之，液体的较小，而气体的最小。
2. 热对流
定义：
特点：
自然对流与强制对流（温度密度；外力）。
热对流仅发生在流体中。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。
牛顿冷却定律
Q ——对流传热（或给热）速率，W； A ——对流传热面积，m2； α——对流传热系数（或给热系数），W/(m2·K)；
Δt——流体与壁面（或相反）间温度差的平均值，K；
对流传热的速率与传热面积成正比，与流体和壁面间的温差成正比
对流传热膜系数（α）
在单位时间内，单位对流传热面积上，流体与壁面的温度差为1K时，以对流传热方式传递的热量。
α越大，说明对流传热强度越大，对流传热热阻越小。
影响对流传热系数的因素
1．流体的种类及相变情况
a．液体的对流传热系数大于气体的对流传热系数；
b．有相变时的对流传热系数较无相变时的为大。
2．流体的性质
3．流体的流动状态
滞流时的对流传热系数较湍流时的为小。
4．流体流动的原因
强制对流传热时的对流传热系数较自然对流传热的为大。
5．传热面的形状、位置及大小
提高对流传热系数的措施
措施：
A.增大流速；
B.减小管径；
C.不断改变流体的流动方向；
D.在换热器中采用多管程和折流挡板
化工生产中，对流传热（或给热）是指流体与固体壁面之间的热量传递。实际上是对流传热和热传导两种基本方式共同作用的传热过程。
对流传热
3. 热辐射
定义：
特点：
对着火炉取暖
任何物质，温度>0K（绝对零度）。
能量传递不需要媒介，而且有能量形式转换。
晒衣服
物体将热能转变成辐射能，以电磁波的方式传递出去，被另一物体吸收再转变为热能的过程。

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