《热量传递过程》PPT课件

13.12.2020
1---换热器 2---反应器
图4-1 典型的换热流程
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
热量传递过程概述
热量传递的方式
（1）热传导。 （2）对流传热。 （3）辐射传热。
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热量传递过程概述
冷、热流体的接触方式
（1）直接接触传热。 （2）间壁式传热。 （3）蓄热式传热。
图4-3 间壁式换热 图4-4 蓄热式换热
对上式进行积分得： t2π Q llλ nrC
式中：r --- 圆筒任一径向半径；
l --- 圆筒管长。
边界条件： rr1 时 , tt1 rr2 时 , tt2
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热传导过程
热传导的应用
将边界条件带入上式，得：
Q2πλ 1t2 l)(或 t Q2πλ 1t2 l)(t
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热量传递过程概述
载热体及其选择
其它要求： ① 载热体的温度应易于调节； ② 载热体的饱和蒸气压宜低，加热时不会分解； ③ 载热体毒性要小，使用安全，对设备应基本上没有腐蚀； ④ 载热体应价格低廉而且容易得到。
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热量传递过程概述
传热速率
量衡算：
2r|l r q 2(r r )l|q r r (2r r)l tc P
对于定态热传导： t 0
则： 2r|l r q 2(r r )l|q r r Q
图4-6 圆筒壁的热传导
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热传导过程
热传导的应用
又： q λddrt
所以： dt2π Q lλ drr
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图4-2 直接接触换热
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热量传递过程概述
载热体及其选择
（1）载热体： 载热体：供给冷流体热量或将热流体的热量带走的流体。 起加热作用的载热体称为加热剂；起冷却作用的载热体称为冷却剂。
（2）载热体的选择： 加热剂：热水、饱和水蒸气、矿物油、联苯混合物、熔盐 和烟道 气等。冷却剂：水、空气和各种冷冻剂。 载热体的选择要求： 加热时，温位越高，价值越大；冷却时，温位越低，价值越大。
（1）热流量Q： 单位时间内热流体通过整个换热器的传热面传递给冷流体的热量W。
（2）热流密度（或热通量）q： 单位时间、通过单位传热面积的热量W/m2。
q dQ dA
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热量传递过程概述
稳态传热与非稳态传热
（1）稳态传热： 在传热系统中，不积累能量的传热过程称稳态传热。 特点：传热系统中，温度分布不随时间而变，且传热速率在任何时 间都为常数。 连续生产过程中的传热多是稳态传热。 （2）非稳态传热： 在传热系统中，有能量积累的传热过程称非稳态传热。 特点：传热系统中，温度分布随时间而变。 间歇操作的换热设备、连续生产过程中的开工、停工。
式中： λ --- 固体在温度t ℃的导热系数，w/(m ·℃)；
λ0 ---固体在温度0 ℃的导热系数，w/(m ·℃)； a --- 温度系数，1/℃，； 对大多数金属材料为负值，
对大多数非金属材料为正值。
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热传导过程
热传导的应用
1、通过平壁的热传导过程：
平壁的热传导的温度分布见图4-5所示。
例：界面温度的求取。
某炉壁由下列三种材料组成：（见图3-7所示）
耐火砖 保温砖 建筑砖
λ1=1.4 w/(m ·℃) ， δ1=225 mm λ2=0.15 w/(m ·℃) ， δ2=125 mm λ3=0.8 w/(m ·℃) ， δ3=225 mm
2πλl
δ λAm
3、多层平壁的热传导过程：
导
多 层 平 壁
圆筒壁的热传导的温度分布 的
见图4-7所示。
热
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热传导过程
热传导的应用
① 推动力和阻力的加和性
Qt1δ 1t2 t2δ 2t3 t3δ 3t4 λ1A λ2A λ3A
或
：Q
ΣΔ Σδ
t 总推动力 总阻力
λA
南京工业大学本科系列课程
过程系统原理
第四章 热量传递过程
主讲人：程 明
教学内容
热量传递过程概述 热传导过程 对流传热过程 辐射传热过程 传热过程计算 传热设备（换热器）
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热量传递过程概述
热量传递的目的
（1）加热或冷却，使物料达到指定的温度。 （2）换热，以回收利用热量或冷量。 （3）保温，以减少热量或冷量的损失。
② 各层的温差
( 1 t 2 ) : ( 2 t 3 ) : ( t 3 t 4 ) λ δ 1 1 A : λ δ 2 2 A : λ δ 3 3 A R 1 : R 2 : R 3
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热传导过程
热传导的应用
结论：对多层圆筒壁同样适合。即：
Q
ΣΔt Σδ
λA m
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热传导过程
热传导规律
1、热传导概念
热传导（或导热）：物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、 原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递。
2、热传导规律
（1）傅立叶（Fourier）定律： q λnt
式中：q --- 热流密度，w/m2 ； t --- 法向温度梯度，℃/m； λ n --- 比例系数，称为导热系数，w/(m ·℃)
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热传导过程
热传导规律
（2）导热系数λ
λ表征材料导热性能的一个参数，其值越大，材料导热性能越好。
例： 金属
10～102 w/(m ·℃)
建筑材料 10-1～10 w/(m ·℃)
绝热材料 10-2～10-1 w/(m ·℃)
实验测得导热系数λ与温度t的关系： 0(1a)t
lnr r1 2
lnd d1 2
式子可以改写为：
Qλ m t A 1δ t2 Δ δt,式 λ m A
中 Aml A ： 2 n A AA 1 21
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热传导过程
热传导的应用
若 d d1 22,则可Am取 A1 2A2
4-7
圆筒壁热阻为：
传图
R
l
n
d2 d2
由傅立叶（Fourier）定律可知：
q λdd xtc o n s t .
对上式积分得：
qA Qλ Δ δ, tΔt t1t2
又可写为： Q Δt
A
Δt 推动力 R 热阻 图4-5
平壁的热传导
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热传导过程
热传导的应用
2、通过圆筒壁的热传导过程： 圆筒壁的热传导的温度分布见图4-6所示。 在圆筒壁内取同心薄层圆筒并对其作热