换热器传热基础知识VIP免费

第四章传热第一节概述一、定义：由温度差引起的能量转移过程称为热量传递过程或传热过程，简称传热。二、传热现象：几乎无时不有，无处不在。因为温差几乎无时不有，无处不在。三、传热原理的应用：十分广泛。尤其在能源动力、化工冶金部门。化学过程单元操作设备管道废热利用四、问题类型提高（强化）传热速率降低（削弱）传热速率五、传热状态稳态（定常）传热：各点温度不随时间而变非稳态（非定常）传热：否则遵循相同的传热原理六、传热基本方式（传热机理）1．热传导（导热）(conduction)：由微观粒子（分子、原子、离子和电子）的微观运动传递热量的过程。金属，自由电子的运动。固体分子晶体，分子的振动。非金属原子晶体，原子的振动。晶格结构的振动，弹性波。离子晶体，离子的振动。液体，分子的不规则热运动（布朗运动），介于气体与非金属之间。气体，分子的不规则热运动（布朗运动）。2．热对流（对流）(convection)：由流体质点的宏观运动传递热量的过程。由于同时存在分子不规则热运动，所以对流必然伴随导热。自然对流：宏观运动由流体密度差引起，而密度差由温度差引起。强制对流：宏观运动由外力（泵、风机、位差、压差等）引起。3．热辐射（辐射）(radiation)：由电磁波传递热量的过程。在实际问题中，传热方式很少单独存在，常常两种或三种共存七、换热器的类型：间壁式、混合式（图4-1）、蓄热式（图4-2）。八、典型间壁式换热器：套管式（图4-4）和列管（壳管）式（图4-5、4-6）。九、间壁式换热器中的传热方式：对流导热对流十、载热体：提供或取走热量的流体。1．加热剂：提供热量的载热体。热水、饱和蒸汽、矿物油、联苯、熔盐、烟气（表4-1）。或电。2．冷却剂：取走热量的载热体。冷水、空气、盐水、液氨（表4-2）。或氟里昂、液氮。2TTwTwttt1t2t1T2T第二节热传导一、傅立叶定律：在物体内任何一点，沿任一方向的导热热流密度（单位时间内垂直通过单位面积的热流量）与该方向上的温度变化率成正比，即式中负号表示热量传递的方向指向温度降低的方向。q——n方向的导热热流密度，W/m2；Q——n方向的导热传热速率或热流量，W，J/s；S——与热流方向垂直的导热面积，m2；——导热系数，W/(mK)，W/(mC)；——n方向的温度变化率，K/m，C/m；二、导热系数：表征物质导热能力的物性参数。1．固体式中0固体在0C的导热系数，W/(mK)，W/(mC)；温度系数，1/C2．液体(1)金属液体：(2)非金属液体（除水、甘油外）：t,（略减小）(3)有机化合物水溶液的导热系数估算式为nt,ta'式中——组分i的质量分率。(4)有机化合物互溶混合液的导热系数估算式为3、气体很小，对导热不利，但有利于保温和绝热(1)(2)(3)常压下气体混合物的导热系数估算式为式中——组分i的摩尔分率。——组分i的摩尔质量，kg/kmol。4、一般规律(1)(2)(3)(4)iima9.0aiima,t)102,3()1023(,55kPaporkPapkPapkPap3/13/1iiiiimMyMyiyiM非金金gls非晶晶)(气体除外混纯三、通过平壁的导热1．单层平壁如图所设，且假定为常数，则将一维稳态条件用于傅立叶定律：得所以，t与x成线性关系。或沿x方向定积分，得而由一维稳态条件，知q与x无关，（）所以所以而所以——单层平壁微分导热公式沿平面定积分，得所以——单层平壁导热公式tz,Oxxdxb1t2ttdttdSntqdxdtqconstqdxdtdtqdx210ttbdtqdxdSdQqdSdQqdQdQ221121,210ttbdtdxqbttq)(21dSdQqdSbttdQ21SSQdSbttdSbttdQ0210210bttSQ21b1dQ2dQ传递过程有共同规律：如欧姆定律将单层平壁公式改写为式中——温差，K，C；——热阻，K/W。2、多层平壁以三层平壁为例，如图所设，且假定为常数，及层与层之间接触良好，没有接触热阻，则由单层平壁公式，得而由一维稳态条件，得所以相加并整理，得或)()()(,,秒库仑安培sCAtQIRUI过程阻力过程动力过程速率RtSbttbttSQ21212...