传热改11汇总

4.1.1 传热的基本方式
1. 热传导（导热） 热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低
的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为 热传导，又称导热。
特点：在传热方向上没有物质的宏观位移
气体 分子作不规则热运动时相互碰撞的结果 固体 导电体：自由电子在晶格间的运动 不良导体和大部分液体：通过晶格结构的振动来实 现的
2. 热对流 流体由质点发生相对位移而引起的热交换。 特点：热对流只发生在流体中。
按流体产生对流的原因：
自然对流——质点位移是由于流体内部密度差引起的， 使轻者浮，重者沉。
强制对流——质点运动是由外力作用所致。
注意： ①在同一流体中，可同时发生自然对流和强制对
流
②由于流体中存在微观粒子微观运动，热对流同 时伴有热传导，事实上无法将其分开。
优点：结构简单，可耐高温，多用于高温气体加热。
缺点：设备体积庞大，不能完全避免两种流体的混合
3. 间壁式换热 特点：冷、热流体被一固体隔开，分别在壁的两侧流
动，不相混合，通过固体壁进行热量传递。 设备：间壁式换热器—化工中应用极为广泛
传热过程可分为三步：
热流体将热量传给固体壁面（对流传热） 热量从壁的热侧传到冷侧（热传导） 热量从壁的冷侧面传给冷流体（对流传热）
4.1.3 典型的间壁式换热器
1. 套管式换热器
热流体T1
t2
冷流体t1
T2
湖南化工职业技术学院
套管式换热器 1—内管 2—外管
套管式换热器的换热面积为内管管壁的侧面积。
S dL
2. 管壳式换热器－应用最广
双程列管式换热器 1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板
列管式换热器的换热面积为管束管壁的侧面积。
③工程上将流体流过固体表面时的热量传递（热 对流+热传导）过程称为对流传热。
3. 热辐射
由于热的原因而产生电磁波在空间传递。
特点：①热辐射不仅是能量传递，也伴随着能量形式 的转移。
②辐射传热不需要任何介质作媒介，可以在真 空中传播。 实际传热中，三种传热方式可单独、两种或三种同时存在。
4.1.2 传热过程中热、冷流体热交换的方式
②Q为常量 ，q不一定为常数。
非稳态传热：指传热系统中，各点温度随时间而变。
数学描述： t=f（x，y，z，θ）
化工过程中遇到的大多是稳态传热——本节重点讨论
4.1.6 载热体及其选择
载热体：提供或取走热量的流体。 加热剂：提供热量的载热体。热水、饱和蒸汽、矿 物油、联苯、熔盐、烟气（表4-1）；或电。 冷却剂：取走热量的载热体。冷水、空气、盐水、 液氨（表4-2）。或氟里昂、液氮。
热力学：研究物质的平衡状态，确定系统由一种平衡 状态变得另一种平衡状态所需的总热量。
传热学：研究能量的传递速率。是热力学的扩展。
注意：传热问题必须热力学和传热学结合才能解决。
3 传热在化工中的应用 加热或冷却 保温 合理使用热源 因此化工生产中对传热过程的要求： 强化传热过程 —要求传热速率高，降低设备成本 削弱传热过程 —可减少热损失
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 ： q dQ
dS
注意：传热速率和热通量是评价换热器性能的重要指标。
热传递的快慢用传热速率Ｑ来表示。传热速率Ｑ是指单
位时间内通过传热面传递的能量．单位是Ｊ／s即Ｗ。 热负荷：单位时间内传递的热量，它是生产上要求换
热器单位时间传递的热量，是换热器的生产任务 。
传热速率：换热器单位时间能够传递的热量，是换热器生 产的能力，由换热器自身的性能决定 。
关系：换热器的传热速率不得小于其热负荷，设计中，先 用热负荷代替传热速率，计算出传热面积后考虑一定的安裕， 然后进行选型或设计。
热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量+热损失。 根据热量衡算的定律：
Q进=Q出
对于间壁式换热器，
第4章 传热
4.1 概述
4.1.1 传热的基本方式 4.1.2 传热过程中热、冷流体热交换的方式 4.1.3 典型的间壁式换热器 4.1.4 传热速率和热通量 4.1.5 稳态传热和非稳态传热 4.1.6 载热体及其选择
4.1 概述
1 传热
前提条件：温度差的存在
传递方向：高温 热传递低温
2 热力学与传热学
1. 直接接触式换热 特点：冷热两种流体直接接触，在混合果好，设备结构简单。 设备：混合式换热器。
2. 蓄热式换热
设备：蓄热式换热器
结构：由热容量较大的蓄热室构成。室中充填耐火 砖作为填料。
工作原理：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体的热量传递给冷流体， 达到两流体换热的目的。
Q h=QC+QL
热负荷是由Qh确定，还是QC决定？具体由换热 器内冷、热二流体的走向决定，哪种流体走管程，
就取该流体的传热量作为换热器的热负荷。
4.1.5 稳态传热和非稳态传热
稳态传热：传热系统中，各点温度仅随位置而变，而 不随时间而变。
数学描述： t=f（x，y，z）
t 0
特点：①热量在过程中无积累 的传热过程。
2. 傅里叶定律－热传导的基本定律
通过等温表面的导热速率与温度梯度及传热面积成
正比。
t-t
dQ dS t
n
t
t+t
Q
n t dS
n
式中 Q ── 热传导速率，W或J/s； S ── 导热面积，m2；
冷却温度30C 水、空气 加热温度180C 饱和水蒸气
选择载热体时考虑的原则： ① 提高传热过程的经济效益 ② 选择适当温位的载热体 ③ 载热体的温度易调节控制 ④ 载热体的饱和蒸汽压较低，加热时不易分解 ⑤ 载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备 ⑥ 价格便宜，来源容易
4.2 热传导
4.2.1 基本概念和傅里叶定律 4.2.2 导热系数 4.2.3 通过平壁的稳态热传导 4.2.4 通过圆筒壁的稳态传热
S ndL
d——管径可分别用管内径di,管外径do或平均直径dm 来表示。则对应的传热面积分别为管内侧面积Si，外 侧面积So或平均面积Sm
4.1.4 传热速率和热通量
热负荷Q 工艺要求，同种流体需要温升或温降时，吸收或
放出的热量，单位 W。 传热速率（热流量 ）Q
单位时间内通过传热面的热量，单位为W。 热通量（热流密度或传热速度）q