第四章 傳熱pp

1、第四章 傳 熱 本章重點(diǎn)：1)穩(wěn)定熱傳導(dǎo)2)流體無(wú)相變時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算3)傳熱計(jì)算(總傳熱系數(shù)的計(jì)算)第一節(jié) 概述 4-1傳熱過(guò)程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 一、傳熱：熱量的傳遞過(guò)程 二、工業(yè)上應(yīng)用： 幾乎所有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都需要控制在一定的溫度下進(jìn)行。 有些單元操作，蒸餾、蒸發(fā)、干燥等都要一定的溫度要求，要輸入或輸出熱量，過(guò)程才能進(jìn)行。 三、化工生產(chǎn)中常遇到的傳熱問(wèn)題 1、要求傳速率高， 即熱量傳遞情況好（如熱交換、燒水加熱或冷卻）可降低設(shè)備費(fèi)用。 2、傳熱速率越低越好； 例：高溫設(shè)備及管道的保溫，低溫設(shè)備及管道的隔熱 四、學(xué)習(xí)目的 1、分析影響傳熱速率的因素，掌握控制熱量傳遞速率的一般規(guī)律，以便

2、根據(jù)生產(chǎn)的要求來(lái)強(qiáng)化和削弱熱量的傳遞，正確地選擇適宜的傳熱設(shè)備和保溫方法 2、學(xué)會(huì)能源的利用（節(jié)能）4-2 傳熱的基本方式 熱傳遞的原因：物體內(nèi)溫度不同而引起，高溫低溫，根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，將傳熱分為三種：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射 一、熱傳導(dǎo)（conduction）1、定義：物體內(nèi)部，直接觸兩個(gè)物體之間存在溫差，高溫下分子振動(dòng)劇烈，與相鄰分子碰撞，從而將熱量轉(zhuǎn)過(guò)去。 2、特點(diǎn)：分子之間碰撞，將能量從高低，沒(méi)有宏觀的位置（即沒(méi)有位移）舉例：管內(nèi)壁、壁厚或鍋爐等，樓頂隔熱磚或建筑用磚采用空心磚。 二、對(duì)流（convention） 1、定義：流體質(zhì)點(diǎn)的位移和混合，將熱 能從一處傳到另一處。 2、特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)位

3、移 舉例：工程中通常將流體和固體壁面之間的傳熱稱為對(duì)流。 3、分類：強(qiáng)制對(duì)流（forced convection）：流體的運(yùn)動(dòng)是由于受到外力的作用（風(fēng)機(jī)、泵等）所引起自然對(duì)流（natural convection）：流體內(nèi)部冷、熱部分的密度不同而引起。 二、對(duì)流（convention） 1、定義：流體質(zhì)點(diǎn)的位移和混合，將熱能從一處傳到另一處。 2、特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)位移 舉例：工程中通常將流體和固體壁面之間的傳熱稱為對(duì)流。 3、分類：強(qiáng)制對(duì)流（forced convection）：流體的運(yùn)動(dòng)是由于受到外力的作用（風(fēng)機(jī)、泵等）所引起自然對(duì)流（natural convection）：流體內(nèi)部冷、熱部分的密

4、度不同而引起。 三、輻射（radiation） 1、定義：通過(guò)電磁波傳遞能量的過(guò)程。 2、特點(diǎn)：沒(méi)有媒介 四、相互關(guān)系（三種方式）：往往同時(shí)出現(xiàn)，很小單獨(dú)存在 如圖所示4-3間壁式換熱器中的傳熱過(guò)程 一、間壁式換熱器 二、傳熱速率與熱流密度 三、穩(wěn)態(tài)傳熱與非穩(wěn)態(tài)傳熱 四、兩流體通過(guò)間壁的傳熱過(guò)程 五、傳熱基本方程式：Q=KAtm第二節(jié)第二節(jié) 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)4-4 傅立葉定律 一、溫度場(chǎng)和溫度梯度 二、傅立葉定律 4-5 導(dǎo)熱系數(shù) 固體的導(dǎo)熱系數(shù) 液體的導(dǎo)熱系數(shù) 氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 總體：固液氣4-6 平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 一、單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 二、多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)RtAbttbttAQ2121

5、4-7 圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 一、單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) 二、多層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)2121ln2rrttLQ第三節(jié) 對(duì)流傳熱 4-8 對(duì)流傳熱方程與對(duì)流傳熱系數(shù) 4-9 影響對(duì)流傳熱系數(shù)的主要因素 4-10 對(duì)流傳熱中的量綱分析 4-11 流體無(wú)相變時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)的 經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 一、流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的對(duì)一、流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)流傳熱系數(shù) 1、圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) (1)(1)低黏度的流體低黏度的流體 Nu=0.023Re0.8Prk 即 使用范圍：Re104；0.7Pr160；l/d50；210-3Pas 特性尺寸：管內(nèi)徑d； 定性溫度：流體進(jìn)，出口

6、溫度的算術(shù)平均值 (2)對(duì)高粘度液體 (3)對(duì)于短管 (4)對(duì)于彎管 2、流體在圓形直管內(nèi)過(guò)渡流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) 二、流體在管外強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱二、流體在管外強(qiáng)制對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)系數(shù) 三、大空間自然對(duì)流傳熱4-12 流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱 一、蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱 1、蒸汽冷凝方式 2、蒸汽在水平管外冷凝 3、影響冷凝傳熱的因素 二、液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱 1、大容器飽和沸騰曲線 2、沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式 3、沸騰傳熱影響因素第四節(jié)第四節(jié) 傳熱計(jì)算傳熱計(jì)算 4-14 熱量衡算 Q=G1cp1(T1-T2)=G2 cp2 (t2-t1) 4-15 傳熱平均溫度差的計(jì)算 一、恒溫傳熱一、恒溫傳熱 tm=T-t 二、變溫傳熱二、變溫傳熱 1、一側(cè)流體恒溫另一側(cè)流體變溫 2、平均溫度差tm 3、錯(cuò)流或折流時(shí)的平均溫度差 tm=ttm逆2121lntttttm4-16 總傳熱系數(shù) 一、總傳熱系數(shù)的計(jì)算一、總傳熱系數(shù)的計(jì)算 二、污垢熱阻二、污垢熱阻 4-17 4-17 壁溫的計(jì)算壁溫的計(jì)算 221212111mddbddK2222111212111dmdRddbddRddK第五節(jié) 熱輻射 4-19 基本概念 4-20 物體的輻射能力與斯蒂芬-波爾茲曼定律 4-21克?；舴蚨?4-22兩固體間的輻