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1、第四章 传热及传热设备,第四章 传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用,传热：就是温度不同而引起的热量的传递。是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程 。,化工中进行传热的目的：1. 加热或冷却使物料达到指定的温度；2. 换热回收利用热量；3. 保温减少热损失。,第一节 概述,一、传热在化工生产中的应用165,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热过程的速率,第四章 传热及传热设备,传热速率Q（热流量）：单位时间内通过传热面的热量 。 J/s=W 热通量q（热流密度）：单位时间内通过单位传热面积的热量，即单位面积的传热速率。 J/m2s=W/m2,传热的中心问
2、题是确定传热速率的大小,强化传热使Q(q)大削弱传热使Q(q)小,第一节 概述,二、传热过程的速率,第四章 传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热过程的速率 三、传热的基本方式,1. 热传导2. 对流传热3. 辐射传热,三、传热的基本方式167,第一节 概述,1. 热传导,二、传热的基本方式,第一节 概述,定义：热量不依靠宏观混合运动而从物体的高温区向低温区或 从高温物体向与之接触的低温物体移动的过程，又称为导热。特点：不依靠物体的宏观混合运动,传导机理： 金属-自由电子的扩散运动； 非金属和大部分液体(除水银等)晶格振动和分子碰撞； 气体分子不规则热运动。,2.
3、对流传热,二、传热的基本方式,第一节 概述,定义：依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。分类：自然对流、强制对流,自然对流：因流体各处不同温度而引起密度差，进而导致流体产生宏观位移。,产生原因：,强制对流：因不同温度的流体受外来干扰作用引起的流体的宏观位移。,对流传热与热传导密不可分，研究时一起考虑。,3. 辐射传热,二、传热的基本方式,第一节 概述,传递机理：热能以电磁波的形式在空间传递,并在物体上进行能 量的转换。特点: 不需要任何介质。,注意： 三种传热方式一般不单独存在，往往相互伴随，同时出现。,第四章 传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热
4、过程的速率 三、传热的基本方式 四、稳态与非稳态传热,四、稳态与非稳态传热,非稳态传热,稳态传热,第一节 概述,第四章 传热及传热设备,第一节 概述 一、传热在化工生产中的应用 二、传热过程的速率 三、传热的基本方式 四、稳态与非稳态传热 五、冷热流体的传热方式,五、冷热流体的传热方式165,1. 混合式传热（直接接触式传热）,特点冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换。优点设备简单、传热效率高。用于气体冷却、水蒸汽冷凝。,第一节 概述,2. 蓄热式传热,特点由蓄热体和冷、热流体进行热量交换。优点设备较简单、耐高温。缺点设备体积大、有一定的混合。,五、冷热流体的传热方式165,第一
5、节 概述,3. 间壁式传热,特点冷、热两流体通过一固体壁传热，互不相混。,传热面为内管的表面,五、冷热流体的传热方式166,第一节 概述,3. 间壁式传热,传热面为壳内所有管束的表面,五、冷热流体的传热方式166,第一节 概述,第四章 传热及传热设备,第一节 概述第二节 热传导 一、傅里叶定律,温度场物体或系统内部的各点温度分布的总和。等温面温度场中温度相等的面组成的面。,热传导：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程称为热传导，简称导热。特点：物质内的分子或质点不发生宏观位移1. 温度场和等温面,不同温度的等温面不相交。,一、傅里叶（Fourier）定律169,第二节 热传导,第二节 热传导,2. 温度梯度,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，以温度增的方向为正 一维稳定热传导,一、傅里叶（Fourier）定律169,第二节 热传导,3. Fourier定律,比例系数，称为导热系数，W/mK； 负号表示热流方向与温度梯度方向相反。,对一维稳态热传导:,用热通量来表示:,一、傅里叶（Fourier）定律169,第二节 热传导,第一节 概述第二节 热传导 一、傅里叶定律 自学：【例4-1】【例4-2】预习：圆筒壁热传导、对流传热,本次课内容及要求,
