第四章 传热过程（精选）.ppt

第四章传热过程
§1概述
一、化工生产中的传热过程——传热的应用
1、供给或取走反应热:
相变潜热:
2、回收利用余热、废热。变换气的降温,以利用热能
3、隔绝热量传递, 避免热量损失:保温瓶, 保温蒸汽管
二、要解决的问题
1、进行热量衡算,确定热载体的用量
2、计算完成一定生产(传热)任务所需的传热面积
3、寻找强化传热途径——提高传热速率
三、传热方式分类
稳定的恒温传热,传热面上的温度不随位置变化T≠f (x)
稳定的变温传热,传热面上的温度随位置变化T=f (x)
1 据冷热流体是否接触分为
混合式:冷热流体混合,煤气洗涤塔
间壁式:冷热——间壁、冷凝管
蓄热式:热流体贮热,冷流体吸热,热风炉炼铁
,据传热面上的温度分布
分为:
稳定传热:T不随时间变化
对于一定的传热设备,热阻一定,当T不随时间变化, △T亦不随时间而变,故传热速率不随时间变化,所以,稳定传热——传热速率不随时间变化。
稳定传热
非稳定传热
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3、据传热机理不同,分为
四、几个基本概念:
(2)传热速度:Φ=Q/ τ—单位
(3)比热Cp:显热:Q显=MCpΔt
(Cp—定压比热容--kJ/kg*K)
(kJ/mol*K)
(4)潜热:
质量和摩尔相变潜热(单位分别为:kJ/kg;kJ/mol) 1--8
式中:ΔHm;ΔHn分别为
(1)传热量: Q
§2 传导传热(热传导,导热)一、定义:传导传热——发生在固体、静止或滞流流体中,因分子的振动或自由电子的运动而传递热量的方式。
二、导热方程—付立叶定律:
1、导热方程
如图:若t1>t2,热量将自动的以导热方式从内壁向外壁传递。
实验证明:通过该壁传递的热量与壁两侧的温差成正比,与传热面积和传热时间成正比,与传导距离成反比,即:
dQ= -
付立叶方程
对于稳定的热传导:dt不随时间dτ变化,故积分为:
温度梯度—速度梯度
比较
(类似于粘度)①意义:材料导热能力大小的标志,是A=1m2,δ=1m,Δ t=1k时的传热速率。在相同的条件下,材料不同,其传热速率不同,故是材料本身的性质。
③大小:、三、六、七可得。
b. λ随温度的变化
对金属:α< 0即t↑,λ↓,原子振动加剧,电子运受阻
非金属:α>0, t↑,λ↑分子振动加剧,传热能力增加
液体:α<0,t↑,λ↓,t↑,液体膨胀,分子距离加大碰撞↓
气体:α>0, t↑,λ↑, t ↑, 分子能量↑碰撞↑。
>λ非金属,λ固>λ液>λ汽,λ结构紧密>λ结构松散
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②单位:
三、平面壁的稳定热传导——特点
∴
2 多层平面壁,如耐火砖——绝热砖——建筑砖组成三层复合壁,对各层分别应用单层导热公式有:
恒大于0,
R=δ/λ—热阻
1 单层平面壁,如P105面图
一层:
二层:
三层:
(1)
(2)
(3)
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∵平面壁:A1=A2=A3=A∵稳定传热Φ1=Φ2=Φ3=Φ则有: t1-t4=Δt=
讨论:(1)
①+②得:
…(4)
…(5)
②+③得:
(2)Δt1/Δt2 =R1/R2=
即各层的温降与其热阻成正比。
可见:传热速率式中分母是分子温度区间内的热阻之和。
(4)在不知A时, 可求单位传热面积的传热速率--传热强度q  q= φ/A= Δt/ Σ(δ/ λ) 例:4-1P107 热阻越大,温度降越大例:4-2P108 垢层的热阻很大,应勤除垢层作业:P142 (3,4)
(3)
可求夹层间的温度。
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四、圆筒壁的稳定热传导如图:
据付立叶定律: 1 多层圆简壁
对数平均半径。当r2 /r1< 时,可用算术平均半径 rm=(r2+r1)/2代替。
=dr
筒
1--9
2 多层圆简壁,如图:各层都相当于单层圆筒壁,仿多层平面壁推导有:
传热速率式中:分母是分子温度区间内的热阻之和
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