传热与传质最全的计算

T1
T2
φ
n层平壁的热传导速率方程:
T3 T4
T1 Tn 1 n i
i1 i A
δ1 δ2 δ3
x
各层平壁的温差降与该层的热阻成正比。
n
n
T 1 : T 2 : T 3 : T 1 1 A :2 2 A :3 3 A :i 1ii A 1 1 :2 2 :3 3 :i 1i i
高温
低温
传热过程的推动力：温度差
传热在生产中的应用
▪ 传热在生产中的应用：
▪ 1、物料的加热、冷却或者冷凝、蒸发过程。
▪ 加热：熔盐炉、混合气预热、再沸器
▪
聚合釜夹套升温、汽提、干燥等
▪ 冷却：采用循环水、7℃水、-35℃盐水等冷却水
▪
转化器、合成炉用热水冷却
▪ 冷凝：氯气液化、混合脱水、氯乙烯单体冷凝
传热的分类
▪ 传热的分类
间歇传热
按连续性
分类：
连续传热 非稳态传热：传热速率常数，
按与时间 的关系
稳态传热：传热速率=常数，
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一、热量传递的三种基本方式
根据传热的机理不同，热量传递的基本方式分为三种：
导热 对流 热辐射
1、热传导（又称导热）
当物体内部或两个直接接触的物体存在着温差时， 由于分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而 引起热量的传递。热量由高温度部分传到低温部分， 或从高温物体传到与之相接触的低温物体，直到各 部分温度相等为止，这种热量传递过程称为导热。
2l(t1 tf ) ln(r2 r1)
(1
r2
1r22
2
1
r2
)
0
φ
r2
称为临界半径rc
t1 r1 r2
t2 tf
B
rc
r2
第三节 对流传热
对流传热过程是从流体到固体壁 或从固体壁到流体的传热过程, 是一个层流内层为主的导热和层 流内层以外对流传热的综合过程.
▪1、提高传热速率
▪ 强化传热，减小设备尺寸，节省费用
▪2、降低传热速率
▪ 削弱传热，减少热量损失
传热的基本方式 热的传递是由于物体内部或物体之间的温度不同而 引起的。当无外功输入时，根据热力学第二定律， 热总是自动地从温度较高的部分传给温度较低的部 分， 或是温度较高的物体传给温度较低的物体。 根 据传热机理的不同，传热的基本方式有热传导、对 流和辐射三种。
Φ
r2
r1
r3
T1
r4
T2
T4 T3
5、保温层的临界半径
t1----保温层内表面温度；tf----环境温度 r1、r2----分别为保温层内外壁半径； λ---为保温材料的导热系数 α----为对流传热系数；L---为管长
t1tf
t1tf
R1 R2
1 lnr2 1
2L r1 2L2r
d dr2
2、导热系数
A dT
dx
（1）、固体的导热系数
大多数固体的导热系数与温度大致呈线性关系。 λ=λ0（1+αλt）
αλ--------温度系数
（2）液体的导热系数
液态金属：液态金属导热系数比一般液体高 液态金属导热系数随温度升高而降低。
其他液体：水的导热系数最大，除水和甘油等几种液体外，大多数 液体λ随温度升高略有减少，纯液体λ比混合液体一般要大一些。
2、对流
流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为对流 传热（即对流） 。
对流的形式可分为： （1）、自然对流：由于流体中各处的温度不同而引起密度
的差别。轻者上浮，重者下沉，流体之间产生相对位移。 （2）、强制对流：由于泵、风机或搅拌等外力的作用使得
流体质点强制运动。 在化工传热过程中,通常是流体流经固体壁面时发生的对流和
（3）气体的导热系数
气体的导热系数随温度升高而增大，随压强增大而增加。
二、传导传热的计算 1、单层平面热传导
T1 T2
T R
A
R A
称为导热热阻
T
T1
φ
T2
δ
x
TT1T2 称为导热的推动力
2、多层平壁的热传导
三层平壁的热传导速率方程:
T
11 T A1 2T 2A 2 T 33A 3 11 AT1 22A T433A
3、单层圆筒壁的热传导
单层圆筒壁的热传导速率方程
dr
T2
r1
T1
r2
2L（T1 T2）
ln（r2 ） 热阻为:
r1
R
ln（ r2 r1 ） 2L
L
上式也可以写成与平壁热传导速率方程类似形式:
A m (T 1T2)A m ((T r1 2 T r1 2))
其中对数平均面积为:
Am2Ll（ （ nrr22） r1）2rmL
φ
dx
T2
δ
x
dT
温度梯度，表示热流方向温度变化的强度，温度梯
dx
度越大，说明热流方向单位长度上的温差越大。
负号 表示热流方向与温度梯度方向相反,热量是沿温度 降低的方向传递.
傅立叶定律解决的问题 ▪ 傅里叶定理是研究传热过程的重要方程， ▪ 在工程上 主要解决三个问题： ①计算传热量或热量损失； ②确定面上的温度； ③确定保温层的壁厚。
r1
对数平均半径为:
rm
r2 r1 ln（ r2 ）
r1
当r2/r1≤2时,
Hale Waihona Puke Baidurm
r1 r2 2
4、多层圆筒壁的热传导
三层圆筒壁的热传导速率方程
2L（T1T4）
1lnr2 1lnr3 1lnr4
1 r1 2 r2 3 r3
n层圆筒壁的热传导速率方程
2LT
n 1 ln ri1
i1 i
ri
ΔT=T1 –Tn+1
▪ 蒸发：碱液蒸发、PVC干燥
传热在生产中的应用
▪ 2、化工设备和管道的保温（保冷），以减少热量 （冷量）损失。
▪ 保温：如蒸汽管道、热水管道。 ▪ 保冷：-35℃盐水、7℃水管道 ▪ 3、生产中热能的合理利用，废热回收。 ▪ 废热利用：氯化氢合成热用于溴化锂及采暖、转
化反应热用于溴化锂机组
▪ 研究传热的目的
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传热传质方法及计算公式
什么是传热?
传热跟我们的生活密切相关 传热在生活中的应用： 1、做饭时，蒸、煮、炒等都是传热过程，饭菜凉了
我们也要“热一热”再吃； 2、冬天开暖气供暖，屋子里暖和、舒服； 3、穿衣服要看天气，根据温度变化选择衣服，冬天
穿棉袄，夏天穿单薄的衣服。
传热推动力
传热即热量传递，凡是有温度差存在的地方，必然有热的传 递，传热是极为普遍的一种能量传递过程，化工生产与传热 的关系尤为密切。
热传导联合作用的传热过程.
3、热辐射
因物体本身温度的原因激发产生的电磁波在空间的传 递，称为热辐射。 辐射传热的特点是： （1）、能量传递过程中有能量形式的转变 （2）、任何物体只要在热力学温度零度以上都能发射辐 射能
第二节 热传导
一、热传导方程
1、傅立叶定律
T
AdT
dx
q dT
dx
T1 T T+dT