最新传热学基本知识教学讲义ppt

工业生产上的换热方法
直接接触式换热 蓄热式换热 间壁式换热
间壁式传热
t2
T1
T2
热流体
套管换热器
t1 冷流体
Q
热流体
T
t
给热 冷流体
给热 间壁
导热
间壁两侧传热过程
间壁式传热的热量传递过程包括三个步骤： 1、热流体靠对流传热将热量传给金属壁一侧——给热； 2、热量自管壁一侧以热传导的形式传至另一侧——导热； 3、热量以对流传热形式从壁面传给冷流体——给热。 冷、热流体之间进行的热量传递总过程通常称为传热（或换热）过程， 而将流体与壁面之间的热量传递过程称为给热过程。
四、传热系数K的确定
1．现场实测
根据传热速率方程可知，只需从现场测得换热器的传热面积 A，
平均温度差 t 均及热负荷 Q后，传热系数 K就很容易计算出来。
其中传热面积 A可由设备结构尺寸算出， t 均 可从现场测定两股
流体的进出口温度及它们的流动方式而求得，热负荷 Q可由现场测
得流体的流量，由流体在换热器进出口的状态变化而求得。
例如用水蒸气加热沸腾的液体，器壁两侧的 冷、热流体因自身发生相变化而温度都不变，
⊿t均=T-t
流体的流动方向对 ⊿t均无影响。
2、变温传热时的平均温度差
T
⊿t1
t1
工业上最常见的是变温传热
（1）单侧变温时的平均温度差(一侧流
体温度有变,另一侧温度恒定)
T1
T
⊿t2
⊿t1
t2
t
T2
t ⊿t2
t t1t2 l ntt12
是先按逆流计算对数平均温度差，再乘以温度
差修正系数 t，即
t均tt逆
③错流和折流时的平均温度差
各种流动情况下的温度差修正系数，可以根据两 个参数查图
R T1 T2 热流体的温降 t2 t1 冷流体的温升
P t2 t1 T1 t1
冷流体的温升 两流体的最初温差
由于 t 的值小于1，故折流和错流时的平均温度差 总小于逆流。
Q=qm热r热 Q=qm冷r冷 此法仅适于有相变过程
三、平均温度差
用传热速率方程式计算换热器的传 热速率时，因传热面各部位的传热温 度差不同，必须算出平均传热温度差 ⊿t均代替⊿t，
QKAt均
1、恒温传热时的平均温度差
参与传热的冷热两种流体在换热器内的任一 位置、任一时间，都保持其各自的温度不变， 此传热过程称为恒温传热
2．采用经验数据
表5-2列出了常见的列管式换热器的传热系数经验值的大致范围。
3．计算法
传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热 器，传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。 传热总阻力的倒数就是传热系数。
传热学基本知识
1、基本概念
热传导
热传导
两个相互接触的物体或同一物体的各部分之间，由于温度不同 而引起的热传递现象，称为热传导，简称导热。
热量传递的三种基本形式
热对流
热传导
热辐射
热传导
两个相互接触的物体或同一物体的各部分之间， 由于温度不同而引起的热传递现象，称为热传导，
简称导热。
热传导中，物体中 的分子不发生相 对位移。
传热学基本知识
热对流
是流体中温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观 运动而把热量从一处带到另一处的现象，称为热对流。
按流动起因分类：
只发生在流体中
1）自由（然）对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生的流动
2）强迫（制）对流：由外力（如：泵、风机等）作用所产生的流动 3）混合对流 :自然对流和强制流动换热并存.
传热学基本知识
热辐射
热辐射：物体以电磁波的形式传递热能的过程。
热辐射的特点 1、热辐射不需要传热介质； 2、热辐射伴随能量转换； 3、一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射 4、物体的温度越高，热辐射的能力越强。
传热系数
W/（m2·K）或W/（m2·℃）
传热推动力
Q t
A
1
K
传热速率,单位时间通过 传热面的热量,W
传热总阻力,简称热阻R
二、热负荷的计算
来自百度文库
焓差法
Q=qm热(H1-H2) Q=qm冷(h2-h1)
显热法 潜热法
Q=qm热cm热(T1-T2) Q=qm冷 cm冷(t2-t1) 此法适于无相变过程
传热学基本知识
稳定传热与不稳定传热
传热分为两类
稳定传热：温度不随时间而变化的传热 不稳定传热：温度随时间而变化的传热
以加热炉为例，在刚点炉时，炉内各部分温度逐渐升高，到加热炉 运行一段时间后，炉内各处温度就保持不变了。
传热计算
一、传热速率方程
QKAt
传热系数的意义是： 当温度差为1时，在单位 时间内通过单位面积所传 递的热量。
当⊿t1/⊿t2＜2时 ⊿t=(⊿t1+⊿t2)/2
（2）双侧变温时的平均温度差
并流
逆流
错流
折流
①并流时的(对数)平均温度差
T1 ⊿t1
t1
T2
t2 ⊿t2=T2-t2
t t1t2
并
l ntt12
②逆流时的(对数)平均温度差
T1 ⊿t1
t2
⊿t1 ＞ ⊿t2
T2
⊿t2=T2-t1
t1
t t1t2
ln
t1 t 2
当 ⊿t1/ ⊿t2＜2
⊿t =
逆
⊿t1+ ⊿t2
2
计算见100页
并、逆流的比较
1、如果并、逆流进、出口温度相同，逆流的⊿t均大于并流的 ⊿t均，所以当换热器的传热量Q及传热系数值相同时，采
用逆流操作可节省传热面积A。 2、逆流的可以节省加热剂或冷却剂的用量。
例如：若要求将一定流量的冷流体从120℃加热到160℃，而 热流体的进口温度为245℃，出口温度不作规定。此时若采用 逆流，热流体的出口温度可以降至接近于120℃，而采用并流 时，则只能降至接近于160℃。这样，逆流时的加热剂用量就 较并流时为少。
由以上分析可知，逆流优于并流，因而工业生产中换 热器多采用逆流操作。
③错流和折流时的平均温度差
为了强化传热，列管式换热器的管程或壳 程常常为多程，流体经过两次或多次折流后再 流出换热器，这使换热器内流体流动的型式偏 离纯粹的逆流和并流，因而使平均温度差的计
算更为复杂。错流或折流时的平均温度差⊿t均
传热学基本知识
学习目标
1、传热的三种方式及其特点; 2、间壁式换热器的传热过程; 3、热量传递的基本规律; 4、传热速率方程;平均温度差的计算. 5、常见换热器的结构及特点
传热在化工生产中的应用
强化传热过程 如换热器的传热、加热、蒸馏、 锅炉等的传热情况。 削弱传热过程 如设备的保温及隔热等。
物质(系统)内的热量转移的过程叫做热传递