第四章 传热pp

1、第四章 传 热 本章重点：1)稳定热传导2)流体无相变时对流传热系数的计算3)传热计算(总传热系数的计算)第一节 概述 4-1传热过程在化工生产中的应用 一、传热：热量的传递过程 二、工业上应用： 几乎所有化学反应过程都需要控制在一定的温度下进行。 有些单元操作，蒸馏、蒸发、干燥等都要一定的温度要求，要输入或输出热量，过程才能进行。 三、化工生产中常遇到的传热问题 1、要求传速率高， 即热量传递情况好（如热交换、烧水加热或冷却）可降低设备费用。 2、传热速率越低越好； 例：高温设备及管道的保温，低温设备及管道的隔热 四、学习目的 1、分析影响传热速率的因素，掌握控制热量传递速率的一般规律，以便

2、根据生产的要求来强化和削弱热量的传递，正确地选择适宜的传热设备和保温方法 2、学会能源的利用（节能）4-2 传热的基本方式 热传递的原因：物体内温度不同而引起，高温低温，根据传热机理的不同，将传热分为三种：传导、对流、辐射 一、热传导（conduction）1、定义：物体内部，直接触两个物体之间存在温差，高温下分子振动剧烈，与相邻分子碰撞，从而将热量转过去。 2、特点：分子之间碰撞，将能量从高低，没有宏观的位置（即没有位移）举例：管内壁、壁厚或锅炉等，楼顶隔热砖或建筑用砖采用空心砖。 二、对流（convention） 1、定义：流体质点的位移和混合，将热 能从一处传到另一处。 2、特点：质点位

3、移 举例：工程中通常将流体和固体壁面之间的传热称为对流。 3、分类：强制对流（forced convection）：流体的运动是由于受到外力的作用（风机、泵等）所引起自然对流（natural convection）：流体内部冷、热部分的密度不同而引起。 二、对流（convention） 1、定义：流体质点的位移和混合，将热能从一处传到另一处。 2、特点：质点位移 举例：工程中通常将流体和固体壁面之间的传热称为对流。 3、分类：强制对流（forced convection）：流体的运动是由于受到外力的作用（风机、泵等）所引起自然对流（natural convection）：流体内部冷、热部分的密

4、度不同而引起。 三、辐射（radiation） 1、定义：通过电磁波传递能量的过程。 2、特点：没有媒介 四、相互关系（三种方式）：往往同时出现，很小单独存在 如图所示4-3间壁式换热器中的传热过程 一、间壁式换热器 二、传热速率与热流密度 三、稳态传热与非稳态传热 四、两流体通过间壁的传热过程 五、传热基本方程式：Q=KAtm第二节第二节 热传导热传导4-4 傅立叶定律 一、温度场和温度梯度 二、傅立叶定律 4-5 导热系数 固体的导热系数 液体的导热系数 气体的导热系数 总体：固液气4-6 平壁的稳定热传导 一、单层圆筒壁的稳定热传导 二、多层平壁的稳定热传导RtAbttbttAQ2121

5、4-7 圆筒壁的稳定热传导 一、单层圆筒壁的稳定热传导 二、多层圆筒壁的稳定热传导2121ln2rrttLQ第三节 对流传热 4-8 对流传热方程与对流传热系数 4-9 影响对流传热系数的主要因素 4-10 对流传热中的量纲分析 4-11 流体无相变时对流传热系数的 经验关联式 一、流体在圆形直管内强制对流时的对一、流体在圆形直管内强制对流时的对流传热系数流传热系数 1、圆形直管内强制湍流时的对流传热系数 (1)(1)低黏度的流体低黏度的流体 Nu=0.023Re0.8Prk 即 使用范围：Re104；0.7Pr160；l/d50；210-3Pas 特性尺寸：管内径d； 定性温度：流体进，出口

6、温度的算术平均值 (2)对高粘度液体 (3)对于短管 (4)对于弯管 2、流体在圆形直管内过渡流时的对流传热系数 二、流体在管外强制对流时的对流传热二、流体在管外强制对流时的对流传热系数系数 三、大空间自然对流传热4-12 流体有相变时的对流传热 一、蒸汽冷凝时的对流传热 1、蒸汽冷凝方式 2、蒸汽在水平管外冷凝 3、影响冷凝传热的因素 二、液体沸腾时的对流传热 1、大容器饱和沸腾曲线 2、沸腾对流传热系数关联式 3、沸腾传热影响因素第四节第四节 传热计算传热计算 4-14 热量衡算 Q=G1cp1(T1-T2)=G2 cp2 (t2-t1) 4-15 传热平均温度差的计算 一、恒温传热一、恒温传热 tm=T-t 二、变温传热二、变温传热 1、一侧流体恒温另一侧流体变温 2、平均温度差tm 3、错流或折流时的平均温度差 tm=ttm逆2121lntttttm4-16 总传热系数 一、总传热系数的计算一、总传热系数的计算 二、污垢热阻二、污垢热阻 4-17 4-17 壁温的计算壁温的计算 221212111mddbddK2222111212111dmdRddbddRddK第五节 热辐射 4-19 基本概念 4-20 物体的辐射能力与斯蒂芬-波尔兹曼定律 4-21克希霍夫定律 4-22两固体间的辐