第四章-传热汇总

很显然，导热过程的特点是：在传热过程中传热方向上无质 点的宏观迁移。
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（二）热对流
热对流是利用流体质点在传热方向上的相对运动来实现热 量传递的过程，简称对流。根据造成流体质点在传热方向上的 相对运动的原因不同，又可分为强制对流和自然对流。
若相对运动是由外力作用引起的，则称为强制对流。如传 热过程因泵、风机、搅拌器等对流体做功造成传热方向上质点 块的宏观迁移。
典型设备：如凉水塔、喷洒式 冷却塔、混合式冷凝器
适用范围：无价值的蒸气冷凝， 或其冷凝液不要求是纯粹的物 料等，允许冷热两流体直接接 触混合的场合。
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废蒸气
冷水
热水
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2、间壁式换热器 主要特点：冷热两种流体被一固体壁所隔开，在换热过程 中，两种流体互不接触，热量由热流体通过间壁传给冷流 体。以达到换热的目的。
不稳态传热（又称非定态传热）。传热系统中各点的温度不仅 随位置变化且随时间变化。
本章中除非另有说明，只讨论稳态传热。
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二、热量传递的基本方式
根据机理的不同，传热有三种基本方式：热传导、热对流和 热辐射。传热过程可依靠其中的一种或几种方式同时进行。
（一）热传导
热传导又称导热，是借助物质的分子或原子振动以及自由电 子的热运动来传递热量的过程。当物质内部在传热方向上无 质点宏观迁移的前提下，只要存在温度差，就必然发生热传 导。可见热传导不仅发生在固体中，同时也是流体内的一种 传热方式。 在静止流体内部以及在作层流运动的流体层中垂 直于流动方向上的传热，是凭借流体分子的振动碰撞来实现 的，换言之，这两类传热过程也应属于导热的范畴。
优点：传热速度较快，适用范围广，热量的综合利用和回 收便利。
缺点：造价高，流动阻力大，动力消耗大。 典型设备：列管式换热器、套管式换热器。 适用范围；不许直接混合的两种流体间的热交换。
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图4-2 间壁式换热器——列管换热器
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3、中间载热体式换热器
中间载热体式换热器，又称 热媒式换热器。其换热原理 是：将两个间壁式换热器由 在其中循环的载热体（称为 热媒）连接起来，载热体在 高温流体换热器中从热流体 吸收热量后，带至低温流体 换热器传给冷流体。如空调 的制冷循环、太阳能供热设 备、热管式换热器等均属此 类。此类换热过程广泛应用 于核能工业、冷冻技术及工 厂余热利用中。
3、提高热能的综合利用和余热的回收。
仍以合成氨生产过程为例，合成塔出口的合成气温度很高，为 将合成气中的反应产物氨与反应原料氮、氢气加以分离必须要 降温，为提高热量的综合利用和回收余热，可用其副产蒸气或 加热循环气等。 此外设备与管路的保温等。
因此，传热是化工生产过程中的常规单元操作之一。
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化工生产中对传热过程的要求通常有以下两种情况：
一、强化传热，即加大传热过程速率的过程。如各种换热设备 中的传热，要求传热速率快，传热效果好。
二、削弱传热，也即减小传热速率的过程。要求传热速率慢， 以减少热量或冷量的损失。如设备和管道的保温过程。
稳态传热（又称定态传热）。稳态传热的特点是传热速率为常 数，并且系统中各点的温度仅随位置变化而与时间无关。
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四、传热速率和热通量
1 、传热速率Q(rate of heat transfer)（热流量 rate of heat flow）
根据赫尔－波尔兹曼定律：凡温度高于绝对零度的物体均具有 将其本身的能量以电磁波的方式辐射出去，同时有接受电磁波 的能力，且物体的辐射能力大致与物体的绝对温度的4次方成正 比。
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因本身温度的原因激发而产生的电磁波，在空间传递称为热辐射。 热辐射的电磁波波长主要位于0.38～100μm波段内，属于可见 光线和红外线范围。任何物体只要温度在热力学温度零度以上， 都不断地向外界发射热辐射能，不需任何介质而以电磁波在空间 传播，当被另一物体部分或全部吸收时即变为热能。
高温物体
辐射能
低温物体
3、任何物体只要在绝对零度以上都能发生辐射能，但是只有物 体的温度差别较大时，辐射传热才成为最主要的传热方式。
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三、工业换热器
1、混合式换热器
主要特点：冷热两种流体间的 热交换，是依靠热流体和冷流 体直接接触和混合过程实现的。
优点：传热速度快、效率高， 设备简单，是工业换热器的首 选类型。
第四章 传热 ( Heat transfer )
本章学习要求：
1、掌握内容
传热基本方式、工业换热方式及适用范围；传热基本方程式 及其相关参数的计算方法；热量衡算及其应用；传热系数计 算及测定方法，设计计算与校核计算；强化传热的方法与途 径。
2、理解内容
热负荷与传热速率间的关系，传热机理、传热膜概念，列管 换热器的选型方法。
原料加热
可逆放热反应---移走反应放出的热量
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2、为物理单元操作创造必要的条件；
对某些单元操作过程（如蒸发、结晶、蒸馏和干燥等）往往需 要输入或输出热量，才能保证操作的正常进行。如蒸馏操作中， 为使塔釜内的液体不断气化，就需要向塔釜内的液体输入热量， 同时，为了使塔顶的蒸气冷凝得到回流液和液体产品，就需要 换热器的类型、结构、操作原理。
第一节 概述
传热是因温差导致的能量传递过程，又称热传递。由热力学第二定 律可知，在有温度差存在时，热量会自发地从高温处传递到低温处。
一、传热过程的应用
1、化学反应过程－－加热与冷却
众所周知，化学反应是化工生产的核心，多数化学反应都有 一定的温度条件且伴随着反应热。例如：氨合成反应的操作温度 为470～520℃；氨氧化法制备硝酸过程的反应温度为800℃等等。
若相对运动是由于流体内部各部分温度的不同而产生密度 的差异，使流体质点发生相对运动的，则称为自然对流。
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（三）热辐射
热辐射是一种通过电磁波来传递热量的方式。具体地说，物体 先将热能转变成辐射能，以电磁波的形式在空中进行传送，当 遇到另一个能吸收辐射能的物体时，即被其部分或全部吸收并 转变为热能，从而实现传热。