化工原理传热

第四章传热 1.本章应掌握的内容 ①单层、多层平壁热传导速率方程，单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用。②换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算，并用平均温度差法进行传热计算。③对流传热系数的影响因素及准数关联式。④传热的基本方程式。⑤换热器的结果形式和强化途径。 2.本章学习要点 4．1 传热过程概述 （1）传热的基本方式有三种基本方式，即热传导、对流传热和辐射传热。 （2）传热过程中冷热流体（接触）热交换方式:①冷热流体接触方式及换热器、混合式换热器、蓄热式换热、间壁式换热器。 ②冷、热流体通过间壁两侧的传热过程三个基本步骤 a．热流体以对流方式将热量传递给管壁。 b．热量以热传导方式由管壁的一侧传递至另一侧。 c．传递至另一侧的热量又以对流方式传递给冷流体。 （3）典型的间壁式换热器 套管式换热器是最简单的间壁式换热器，冷热流体分别流经内管和环隙，而进行热的传递。管壳式换热器是应用最广泛的换热设备。在管壳式换热器中，在管内流动的流体称为管程流体，而另一种在壳与管束之间从管外表面流过的流体称为壳程流体。传热速率和热通量是评价换热器性能的重要指标。 传热速率Q 是指单位时间内通过传热面的热量，其单位为W，可表示传热的快慢。热通量则是指每单位面积的传热速率，其单位为W/m 2。 （4）载热体及其选择 起加热作用的载热体称为加热剂（或加热介质）；起冷却（冷凝）作用的载热体称为冷却剂（或冷却介质）。 对于一定的传热过程，选择的载热体及工艺条件决定了需要提供或取出的热量，从而决定了传热过程的操作费用。 4．2 热传导 热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程叫热传导，简称导热。 （1）基本概念和傅立叶定律 ①温度场和温度梯度 a．温度场 温度场就是任一瞬间物体或系统内各点的温度分布总和。若温度场内各点的温度不随时间变化，即为定态温度场，否则称为非定态温度场。 b．等温面 温度场中同一时刻下相同温度各点所组成的面积为等温面。温度不同的等温面彼此不相交。 c．温度梯度 将两相邻等温面的温度差与其垂直距离之比的极限称为温度梯度。对定态定态一维温度场，温度梯度可表示为： 。温度梯度为向量，它的正方向是指向温度增加的方向。通常，将温度dxdtgradt 梯度的标量也称为温度梯度。 ②傅立叶定律 描述热传导现象的物理定律为傅立叶定律（Fourier’s Law ），其数学表达式为： 式中的负...