20 第六章 传热1.pptx

第1页：第六章传热第一节概述第二节热传导第三节

第六章传热第一节概述第二节热传导第三节

对流传热第四节沸腾给热与冷凝给热第五节热辐射第六节传热过程的计算第七节换热器

第2页：第一节概述一、传热过程

第一节概述一、传热过程

在化工生产中的应用传热过程即热量的传递，是自然界和工程技术领域中极其普遍的一种传递过程。

由热力学第二定律可知：凡是温差存在的地方，就必然有热量的传递，且热量总是由高温处向低温处传递。

几乎所有的化学反应过程都需要控制在一定温下进行。

也就是说化工生产过程都伴有传热过程。

传热的目的是：第六章传热

第3页：第一节概述一、传热过程（续）

第一节概述一、传热过程（续）

1、为了达到和保持所要求的温度，反应物进入反应器前总需要加热或冷却到一定的温度，反应过程也需要导入或移出热量。

2、有些单元操作，如精馏、蒸发、干燥和结晶等都需要达到指定的温度要求。

3、许多设备和管道在高温或低温下操作，若要保证管路中的流体能维持一定的温度以及减少热量的损失，则要保温（隔热）或保冷。

4、随着能源价格的不断上涨，回收废热及节省能源已成为降低生产成本的重要措施之一。

为了节能就必须回收废热。

由此可见：在化工生产中，传热过程具有相当重要的地位！

第4页：第一节概述一、传热过程（续）

第一节概述一、传热过程（续）

保温

第5页：二、传热的三种方式

二、传热的三种方式

热传导

导热当固体物体内部或两个直接接触的物体之间存在着温差时

辐射

是一种通过电磁波传递能量的过程对流

第6页：三、传热过程中冷热流体的接触方式

三、传热过程中冷热流体的接触方式

根据冷热流体的接触情况，工业上的传热过程可分为三种基本方式，换热方式不同，所用换热器的形式也不同。

1、直接接触式传热如将水蒸汽直接通入槽内冷水中用以制备热水，工厂凉水塔中热水的直接空气冷却或热气的直接水冷即属此类型。

造气炉废热锅炉去气柜E-2

第7页：换热器

换热器

冷流体t1t2如套管换热器中，冷热流提分别通过环隙和内管，热量自热流体传热给冷流体，这种热量传递包括三个步骤（见P230）。

传热（或换热）过程，在冷热流体之间进行的热量传递过程称为传热（或换热）过程。

流体与壁面之间的热量传递过程称为给热过程。

热流体T1T22、间壁式传热

第8页：低温流体高温流体

低温流体高温流体

使热流体流过蓄热器中固体壁面，用热流体将固体填充物加热，这时停止热流体，使冷流体通过固体表面，用固体填充物所积蓄的热量加热冷流体。

如此反复操作，达到传热的目的。

比如在石油化工中的蓄热式原油分解就属于此类。

燃料油与原油交替喷入炉中。

3、蓄热式传热

第9页：必须根据具体情况选择适

必须根据具体情况选择适

四、载热体及其选择为将物料加热或冷却，常用另一种流体来供给热量或取走热量，这种流体叫做载热体，起加热作用的载体称为加热剂。

为了提高传热过程的经济性，必须根据具体情况选择适当温度的载热体。

除此之外，选择载热体还应该参考以下几个方面。

（参见P231）1.载热体温度易于调节；2.载热体的饱和蒸汽压低，加热不分解；3.不易燃、无毒、无腐蚀、不易结垢；4.价廉易得；

第10页：传热系数

传热系数

几种工业常用的载热体特点温度范围载热体利用蒸汽冷凝水或工艺余热40~100°C热水加热剂最高374°C，但>180°C用不经济100~180°C饱和水蒸气价廉，但>250°C易分解且易燃180~250°C矿物油适用范围广，易调节，但有毒性255~380°C道生油加热均匀，热容小142~530°C熔盐温度高，热容与对流传热系数小500~1000°C烟道气升温快，环保安全但能耗大>1000°C电加热用于缺水或禁水场合，受环境影响<35°C空气冷却剂价廉易得，调节方便，应用广15~35°C冷水温度低，降温快，但成本高0~-20°C冷冻盐水用于低温冷却，成本高且有毒性-15~-30°C液氨

第11页：五、换热过程

五、换热过程

（1）热流量Q（传热速率）：指单位时间内通过换热器整个传热面所传递的热量，国际单位J/s或W。

工程：(kcal/h)（2）热流密度q（或热通量）：单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位J/(s·m2)或W/m2。

工程：(kcal/m2⋅h)与Q不同，q与A的大小无关，完全取决于冷热流体之间的热量传递过程，是反映具体传递过程速率大小的特征量，对定态传热过程，q、Q及有关的物理量都不随时间而变。

五、换热过程间壁式传热在化工生产中的应用最为广泛，所以以下讨论仅限于此中传热过程。

1、传热速率，可用两种方式表示。

AdAAQ=qA=∫qdA或q=Q=dQ

第12页：六、要求

六、要求

TtQ如图设固体壁面的边界层为层流。冷热流体的传热方式有传导（固体内部）同时有发生对流（固体表面),q∝(T−t),对某一个截面q=K(T-t)，K叫传热系数。a=KAΔt——传热速率方程式T-t是对某一截面而言的。K值的影响因素很多，以后将着重介绍。六、要求1、会算Q（从热量衡算式）2、求A，传热面积的设计。W1Cp1ΔT=W2Cp2Δt=Q3、强化分析。