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1、第二章第二章 传热传热2.1 概述概述2.2 热传导热传导2.3 对流传热概述对流传热概述2.4 传热过程计算传热过程计算2.5 对流传热系数关联式对流传热系数关联式2.6 辐射传热辐射传热2.7 换热器换热器2024/8/31文献检索文献检索第第四四章章 传热传热一、传热在化工中的应用一、传热在化工中的应用二、传热的三种基本方式二、传热的三种基本方式三、冷热流体热量传递方三、冷热流体热量传递方式及传热设备式及传热设备四、传热速率与热通量四、传热速率与热通量五、热源和冷源五、热源和冷源第第一一节节 概述概述2024/8/31一、传热在化工生产中的应用一、传热在化工生产中的应用传热：传热：就是热
2、的传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的就是热的传递，是自然界和工程技术领域中极普遍的 一种传递过程一种传递过程 。1 1、化工与传热、化工与传热1 1）绝大多数化学反应过程都要求在一定的温度下进行，为）绝大多数化学反应过程都要求在一定的温度下进行，为了使物料达到并保持指定的温度，就要预先对物料进行加了使物料达到并保持指定的温度，就要预先对物料进行加热或冷却，并在过程中及时取出放出的热量或补充需要吸热或冷却，并在过程中及时取出放出的热量或补充需要吸收的热量。收的热量。2024/8/312 2）一一些些单单元元操操作作过过程程，例例如如蒸蒸发发、蒸蒸馏馏、干干燥燥等等，需需要要按按一定的速率向设
3、备输入或输出热量。一定的速率向设备输入或输出热量。3 3）在在高高温温或或低低温温下下操操作作的的设设备备，要要求求保保温温，以以减减少少它它们们和和外界传热。外界传热。4 4）对于废热也需合理的利用与回收。对于废热也需合理的利用与回收。 2 2、化工生产中传热过程的两种情况、化工生产中传热过程的两种情况 1 1）强化传热：）强化传热：各种换热设备中的传热。各种换热设备中的传热。 2 2）削弱传热：）削弱传热：如对设备和管道的保温，以减少热损失。如对设备和管道的保温，以减少热损失。 2024/8/31二、传热的三种基本方式二、传热的三种基本方式 1、热传导、热传导 热量从物体内部温度较高的部分
4、传递到温度较低的部分热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的、温度较低的另一物体的过程称或者传递到与之相接触的、温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。为热传导，简称导热。 特特点点：物物质质间间没没有有宏宏观观位位移移，只只发发生生在在静静止止物物质质内内的的一一种种传热方式。传热方式。 微观机理因物态而异微观机理因物态而异 2024/8/312、热对流、热对流流体中质点发生相对位移而引起的热量传递，称为热对流流体中质点发生相对位移而引起的热量传递，称为热对流 对流只能发生在流体中。对流只能发生在流体中。强制对流强制对流 自然对流自然对流 用用机机械械能能
5、（泵泵、风风机机、搅搅拌拌等等）使使流流体体发发生生对流而传热。对流而传热。由由于于流流体体各各部部分分温温度度的的不不均均匀匀分分布布，形形成成密密度度的的差差异异，在在浮浮升升力力的的作作用用下下，流流体体发发生对流而传热。生对流而传热。 2024/8/313 3、热辐射、热辐射 辐辐射射是是一一种种通通过过电电磁磁波波传传递递能能量量的的过过程程。物物体体由由于于热热的的原因而发出辐射能的过程，称为热辐射。原因而发出辐射能的过程，称为热辐射。 辐射传热，不仅是能量的传递，还伴随着能量形式的转化。辐射传热，不仅是能量的传递，还伴随着能量形式的转化。 辐射传热不需要任何介质，辐射传热不需要任
6、何介质，可以在真空中传播可以在真空中传播。 2024/8/31三、冷热三、冷热流体热量传递方式及传热设备流体热量传递方式及传热设备1、直接接触式传热、直接接触式传热 直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直接直接接触式传热的特点是冷、热两流体在传热器中以直接混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。混合的方式进行热量交换，也称混合式换热。 2、蓄热式传热、蓄热式传热 蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐蓄热式换热器是由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可火砖作为填料，当冷、热流体交替的通过同一室时，就可以通过蓄热室的填料将热流
7、体的热量传递给冷流体，达到以通过蓄热室的填料将热流体的热量传递给冷流体，达到两流体换热的目的。两流体换热的目的。2024/8/312024/8/312024/8/312024/8/312024/8/313、间壁式换热、间壁式换热 间间壁壁式式换换热热的的特特点点是是冷冷、热热流流体体被被一一固固体体壁壁隔隔开开，分分别别在在壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。壁的两侧流动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。传热过程可分为三步：传热过程可分为三步： 热流体将热量传给固体壁面（热流体将热量传给固体壁面（对流传热对流传热）热量从壁的热侧传到冷侧（热量从壁的热侧传到冷侧（热传导热传导） 热
8、量从壁的冷侧面传给冷流体（热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热对流传热）壁的面积称为传热面，壁的面积称为传热面，是间壁式换热器的基本尺寸。是间壁式换热器的基本尺寸。 2024/8/31(1)、套管式换热器、套管式换热器 套管式换热器是由两种直径大小不同的直管组成的同心套管式换热器是由两种直径大小不同的直管组成的同心管，一种流体在内管中流动，另一种流体在内、外两壁管，一种流体在内管中流动，另一种流体在内、外两壁间的环隙中流动，通过内管管壁进行热量交换。间的环隙中流动，通过内管管壁进行热量交换。内管壁内管壁的表面积即为传热面积。的表面积即为传热面积。 (2)、列管式换热器、列管式换热器 列管式换热
9、器由壳体、管束、管板和封头等部件组成。列管式换热器由壳体、管束、管板和封头等部件组成。 2024/8/312024/8/312024/8/312024/8/31一一种种流流体体由由封封头头的的进进口口管管进进入入器器内内，流流经经封封头头与与管管板板的的空空间间分分配配至至各各管管内内（称称为为管管程程）。通通过过管管束束后后，从从另另一一端端封封头头的的出出口口流流出出换换热热器器。另另一一种种流流体体则则由由壳壳体体的的接接管管流流入入，在在壳壳体体与与管管束束间间的的空空隙隙流流过过（称称为为壳壳程程），从从壳壳体体的的另另一一端端接接管管流流出。壳体内往往安装若干块与管束相垂直的出。壳
10、体内往往安装若干块与管束相垂直的折流挡板折流挡板。流体在管束内只通过一次，称为流体在管束内只通过一次，称为单程列管式换热器单程列管式换热器。 若若在在换换热热器器封封头头内内设设置置隔隔板板，将将管管束束的的全全部部管管子子平平均均分分隔隔成成若若干干组组，流流体体每每次次只只通通过过一一组组管管子子，然然后后折折回回进进入入另另一一组组管管子子，如如此此往往复复多多次次，最最后后从从封封头头接接管管流流出出换换热热器器。这这种种换热器称为换热器称为多管程列管式换热器多管程列管式换热器。 2024/8/312024/8/312024/8/31列管式换热器的换热面积为管束管壁的全部表面积。列管式
11、换热器的换热面积为管束管壁的全部表面积。 d管管径径可可分分别别用用管管内内径径di,管管外外径径d0或或平平均均直直径径dm来来表表示示。则则对对应应的的传传热热面面积积分分别别为为管管内内侧侧面面积积Si，外外侧面积侧面积S0或平均面积或平均面积Sm 2024/8/31四、传热速率与热通量四、传热速率与热通量 传热速率（热流量传热速率（热流量 ）Q 单位时间内通过传热面的热量，单位为单位时间内通过传热面的热量，单位为W。热通量（又称为热流密度或传热速度）热通量（又称为热流密度或传热速度）q 单位传热面积的传热速率。单位为单位传热面积的传热速率。单位为W/m2传热速率与热通量的关系为传热速率
12、与热通量的关系为 传热温差以传热温差以T表示，热阻通常以表示，热阻通常以R或或r表示表示 2024/8/31五、五、热源和冷源热源和冷源 1、热源、热源 1）电热：）电热：特点是加热能达到的温度范围广，而且便于控制，特点是加热能达到的温度范围广，而且便于控制，使用方便，比较清洁。但费用比较高使用方便，比较清洁。但费用比较高 。2）饱和水蒸气：）饱和水蒸气： 优点：优点：饱和水蒸气的冷凝温度和压强有一一对应的关系，饱和水蒸气的冷凝温度和压强有一一对应的关系，调节饱和水蒸汽的压强就可以控制加热温度，使用方便，调节饱和水蒸汽的压强就可以控制加热温度，使用方便，而且饱和蒸汽冷凝过程的传热速率快。而且饱和蒸汽冷凝过程的传热速率快。 缺点：缺点：饱和水蒸气冷凝传热能达到的温度受压强的限制。饱和水蒸气冷凝传热能达到的温度受压强的限制。 2024/8/313）烟道气：）烟道气： 烟烟道道气气的的温温度度可可达达700以以上上，可可以以将将物物料料加加热热到到比比较较高高的温度的温度 。 缺点：传热速度慢，温度不易控制。缺点：传热速度慢，温度不易控制。4）高温载热体：）高温载热体： 优点：优点：沸点高（饱和蒸汽压低），化学性质稳定。沸点高（饱和蒸汽压低），化学性质稳定。2、冷源、冷源 一般采用一般采用水、空气和冷冻盐水水、空气和冷冻盐水等作为冷源。等作为冷源。 2024/8/31
