子任务知识点传热理论学习教案

1、会计学1子任务知识点传热子任务知识点传热(chun r)理论理论第一页，共38页。会操作列管式换热器；能分析传热(chun r)的基本方式。第1页/共38页第二页，共38页。理解掌握流体(lit)传热的基本知识；掌握傅里叶定律。第2页/共38页第三页，共38页。n一次盐水生产的基础上，再进行第二次精制。n本工序要完成(wn chng)盐水精制工作任务。第3页/共38页第四页，共38页。图图2-1 二次盐水精制二次盐水精制(jngzh)仿真操作工艺流程图仿真操作工艺流程图第4页/共38页第五页，共38页。图图2-3 水水-蒸汽传热过程蒸汽传热过程(guchng)操作工作流程图操作工作流程图第5页

2、/共38页第六页，共38页。一一 传热传热(chun r)(chun r)的基础理论的基础理论（一）传热(chun r)在化工生产中的应用 化工化工(hugng)(hugng)生产中的传热问题有两大类：生产中的传热问题有两大类： 1、强化传热过程，如各种换热设备设备中的传热。2、削弱传热过程，如对设备和管道的保温，以减少热损失。第6页/共38页第七页，共38页。 凉水塔：用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度凉水塔：用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温的水进行冷却降温(jing wn)之后循环使用，以提高系统的经济效益。之后循环使用，以提高系统的经济效

3、益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温冷却塔降温(jing wn)之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。广泛的使用。 （二）工业生产上的换热方式（二）工业生产上的换热方式(fngsh)1.直接(zhji)混合式换热 是指冷、热流体直接接触，在混合过程中进行传热。这种传热方式速度快、效率高、设备简单，但只适用于用水来冷凝水蒸汽等允许两种流体直接接触混合的场合。 实例：实例：第7页/共38页第八页，共38页。第8页/共38页第九页，共38页。

4、图图2-4 直接直接(zhji)接触式换热接触式换热 第9页/共38页第十页，共38页。 2. 蓄热式换热 这种形式的换热通常是在一个被称为蓄热器的设备(shbi)内进行的，蓄热器内装有耐火砖一类的固体填充物，用来贮藏热量。图图2-5 蓄热式换热蓄热式换热 第10页/共38页第十一页，共38页。3. 间壁式换热图图2-6 列管式换热器列管式换热器 这类换热的特点这类换热的特点(tdin)是冷、热流体被一固体壁面隔开，是冷、热流体被一固体壁面隔开，分别在壁面的两侧流动，互不相混合。传热时热流体将热量传分别在壁面的两侧流动，互不相混合。传热时热流体将热量传给固体壁面，再由壁面传给冷流体。间壁式换热

5、器适用于两股给固体壁面，再由壁面传给冷流体。间壁式换热器适用于两股流体间需要进行热量交换而又不允许直接相混的场合。流体间需要进行热量交换而又不允许直接相混的场合。 第11页/共38页第十二页，共38页。第12页/共38页第十三页，共38页。第13页/共38页第十四页，共38页。图图2-7 沉浸沉浸(chnjn)蛇管换热器蛇管换热器图图2-8 喷淋蛇管换热器喷淋蛇管换热器第14页/共38页第十五页，共38页。第15页/共38页第十六页，共38页。图图2-9 夹套式换热器夹套式换热器第16页/共38页第十七页，共38页。第17页/共38页第十八页，共38页。（三）传热（三）传热(chun r)的基

6、本的基本方式方式图图2-10 传热传热(chun r)方式方式 第18页/共38页第十九页，共38页。1. 1. 热传导（导热热传导（导热(dor)(dor)） 定义：不同温度的物体之间通过直接接触，或同一物体定义：不同温度的物体之间通过直接接触，或同一物体中不同温度的各部分之间，由于分子、原子或自由电子等微中不同温度的各部分之间，由于分子、原子或自由电子等微粒的热运动而发生的热量粒的热运动而发生的热量(rling)传递是热传导。传递是热传导。 特点：物体内的分子或质点特点：物体内的分子或质点(zhdin)不发生宏观的运动。需不发生宏观的运动。需要传热要传热媒介。媒介。 发生场合：发生场合：

7、导热一般发生于固体、静止的流体或与层流流体流动方向垂直的传热。 注意：注意：热传导不能在真空中进行。传热的基础理论第19页/共38页第二十页，共38页。 2. 对流传对流传(lichun)热热 定义：对流传热是指流体中质点定义：对流传热是指流体中质点(zhdin)发生宏观相发生宏观相对位移而引起的热交换。对位移而引起的热交换。 特点：流体特点：流体(lit)质点发生了宏观相对位移，需要传热媒介质点发生了宏观相对位移，需要传热媒介。分类：自然对流强制对流 发生场合：发生于流体中。化工生产中的对流传热是指流体与固体壁面间的传热。传热的基础理论第20页/共38页第二十一页，共38页。 3. 3. 热

8、辐射热辐射 定义：因热的原因物体发射辐射能并在周围空间传播而引起(ynq)的传热。 特点：不仅有能量的传递，同时还伴有能量形式的转换(zhunhun)；不需要传热媒介。 发生场合：任何物体只要在绝对零度以上，都能发射(fsh)辐射能，但只有物体的温度差别较大时，辐射传热才能成为主要的传热方式。传热的基础理论第21页/共38页第二十二页，共38页。第22页/共38页第二十三页，共38页。传热(chun r)的基础理论第23页/共38页第二十四页，共38页。 二、热传导二、热传导 （一）傅里叶定律（一）傅里叶定律(dngl)dxdtAQ Q - 导热速率，导热速率，W； - 比例系数，称为导热系数

9、，比例系数，称为导热系数，W/m； - 温度梯度，表示热传导方向上单位温度梯度，表示热传导方向上单位(dnwi)长长度的温度变化率，规定温度梯度的正方向总是指向温度增加的方向度的温度变化率，规定温度梯度的正方向总是指向温度增加的方向。 dxdt传热(chun r)的基础理论图图2-11 固体壁的热传导固体壁的热传导第24页/共38页第二十五页，共38页。 热导率热导率的物理意义：当间壁的面积为的物理意义：当间壁的面积为1m2,厚度为厚度为1m，壁面两侧的温度差为壁面两侧的温度差为1K时，在单位时间内以热传导方式所时，在单位时间内以热传导方式所传递的热量。传递的热量。 影响影响的因素的因素物质的

10、组成、结构、状态、温度。物质的组成、结构、状态、温度。 各种物质的各种物质的1、固体的、固体的（1）金属）金属 T ,纯度纯度 （2）非金属）非金属 T ， 2、液体的、液体的 T （水和甘油除外（水和甘油除外(chwi)）3、气体的、气体的 T 传热(chun r)的基础理论第25页/共38页第二十六页，共38页。（二）通过（二）通过(tnggu)平壁的稳态热传导平壁的稳态热传导 1.1.单层平壁的稳态热传导单层平壁的稳态热传导dxdtAQ 在稳定在稳定(wndng)导热条件下，导热条件下，Q、A 均为常量，故分离变量后积分，得均为常量，故分离变量后积分，得 210ttQdtdxA 21tt

11、AQRtAttQ21图图2-12 单层平壁的导热单层平壁的导热(dor)传热的基础理论第26页/共38页第二十七页，共38页。21ttAQ实例实例(shl)计算计算 现有一厚度现有一厚度(hud)为为240mm的砖壁，内壁温度为的砖壁，内壁温度为600，外壁温度为外壁温度为150。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热系数范围内砖壁的平均导热系数=0.6W/m。解：解：221/1125)150600(24. 06 . 0)(mWttAQ传热(chun r)的基础理论第27页/共38页第二十八页，共38页。第一层)(211111ttAQ

12、第二层)(322222ttAQ假设层与层间接触(jich)良好，相接触(jich)的两表面温度相同(2)(2)多层平壁的稳态热传导多层平壁的稳态热传导11211QtttA 22322QtttA 图图2-13 多层平壁的热传导多层平壁的热传导传热(chun r)的基础理论第28页/共38页第二十九页，共38页。)(433333ttAQ33433QtttA 31231214123312123123123ttttttttQtARRRR 导导导导第三层n层平壁111nniittQtAR总推动力总热阻 结论结论(jiln)： 多层平壁导热的推动力是内外壁面的总温度差；多层平壁导热的推动力是内外壁面的总温

13、度差；导热的总热阻为各层热阻之和。导热的总热阻为各层热阻之和。第29页/共38页第三十页，共38页。第30页/共38页第三十一页，共38页。233221141W/m6703 . 08 . 0228. 08908 . 024. 015. 012. 005. 124. 050940ttQ解： 787228.06709401112AQtt2513.0670503343AQtt 第31页/共38页第三十二页，共38页。rLA22dtdtQArldrdr 22112rtrtdtQldtr 1212221121lnln2tttttQlrrRrlr （三）圆筒壁的稳定（三）圆筒壁的稳定(wndng)热传热传

14、导导（1）单层圆筒壁）单层圆筒壁图图2-14 单层圆筒壁的热传导单层圆筒壁的热传导第32页/共38页第三十三页，共38页。211221122221211112122() ()2()()lnln12mml rrttrrQlttrrrrrrrrttttrA传热(chun r)的基础理论第33页/共38页第三十四页，共38页。221122rrrrrm当时， 2mmAr l2121lnmrrrrr对数平均(pngjn)半径平均导热(dor)面积21ln2mrrRAl 导热热阻第34页/共38页第三十五页，共38页。（2）多层圆筒壁）多层圆筒壁 假设假设(jish)：各层间接触良好；各层的导热：各层间接触良好；各层的导热系数分别为系数分别为1、2、3，厚度分别为，厚度分别为1、2、3。12331212314324321112233143241122332111lnlnlnmmmmmtttQAAAttrrrrrrAAALttrrrrrr m图图2-15 三层圆筒壁的热传导三层圆筒壁