第三章传热资料

3H2 N2 高温 、高压、催化剂2NH3 Q
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2、为物理单元操作创造必要的条件
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。
3、提高热能的综合利用和余热的回收。
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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传热过程的要求：
W/m∙℃； • A——导热面积，m2。
• 上式即为一维稳定导热过程的傅立叶定律的数学表 达式，是一维稳定导热计算的基本公式。
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三、导热系数
将上式改写为
Q A dt
dx
定义式
导热系数：在数值上等于单位温度梯度下的热通量。
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换热器还可以按其他方式进行分类，有关 其他分类方法和换热器的结构、特点等内容， 将在后文中详细介绍。
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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）
单位时间内通过传热面的热量。单位：W
transfer coefficient)，单位：W/m2.K。其 大小决定于两流体的流动型态，流体性质，设 备尺寸大小。
△tm---推动力，冷热流体的平均温差。
应用：设计计算与校核计算；强化传热的途径
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第二节 热传导
一、导热机理简介
在不同物体之间或同一物体内部温度差时，微观 粒子的热运动激烈程度不同，会通过微观粒子的震动、 位移和相互碰撞而发生能量的传递，称之为热传导， 又称为导热。
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二、傅立叶定律
傅立叶定律：导热体的导热速率与导 热方向上温度的变化率和垂直于导热方 向的导热面积成正比。对一维稳定导热 过程，傅立叶定律可表述为
Q A dt
dx
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• Q——导热速率，指导热体在单位时间内传递的热量，J/s或 W；
• ——比例系数，称为导热系数，又称为热导率J/s∙m∙℃或
热水
两流体直接接触混合的场合。
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2、间壁式换热器
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。
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。
一、强化传热，即加大传热过程速率的过程。
二、削弱传热，也即减小传热速率的过程。
稳态传热（又称定态传热）。特点：传热速率为 常数，系统中各点的温度仅随位置变化而与时间 无关。
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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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
冷水
特点：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。
典型设备：如凉水塔、喷洒式冷却塔、 废蒸气 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
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物体（固体、液体和气体）都能将热能以 电磁波形式发射出去，而不需任何介质。
1、热辐射不仅产生能量的传递，而且伴随着能 量的转换。
2、辐射传热是物体间相互辐射和吸收能量的结 果。
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
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二、热量传递的基本方式
热传导
基本方式
热对流 热辐射
（一）热传导(导热)
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。
导热过程的特点：在传热过程中传热方向上无 质点块的宏观迁移。
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（二）热对流
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。
分类：强制对流、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。
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
通过电磁波来传递热量的方式。
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。
2 、热通量q (heat flux)或热流密度 (density of heat flow rate)
单位时间内通过单位传热面积传递的热量。
q=Q/A
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五、两流体通过间壁的传热过程－－对流、导热、 对流
六、传热速率方程式 Q=KA △tm=推动力/热阻 K----总传热系数(overall heat
适用范围：不许直接混合的两种流体间的热交换。
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3、中间载热体式换热器 （热媒式换热器）
原理：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。
第一节 概述
传热：温差导致的能量传递过程，又称热传递。
一、传热过程的应用 1、化学反应过程－－加热与冷却
化工生产的核心：化学反应，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：470～520℃；氨氧化法制备硝酸过 程800℃。
原料加热
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以合成氨生产过程为例：
化工原理
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。 3、了解内容 工业换热器的类型、结构、操作原理。