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11 第四章 传热1.pptx

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本课件讲授热量传递的基本方式与分析方法,推导傅立叶定律及平壁、圆筒壁的稳态热传导计算,并系统讨论对流传热机理、对流传热系数的影响因素及因次分析法与经验关联式。

化工原理「传热概述」课件目录页,列出本章各节标题与主要知识点
传热在化工生产中的应用 要点说明页,1.提供热量:如蒸发、干燥、蒸馏
传热的基本方式 要点说明页,位于「传热概述」章节,说明本页要点与图示内容
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第1页:本章内容目录

本章目录

  • 传热在化工生产中的应用
  • 传热的基本方式第二节热传导
  • 傅立叶定律
  • 无限大平壁一维稳态导热(无内热源
  • 无限长圆筒壁一维稳态导热(无内热源
  • 保温层的临界厚度第三节对流传热
  • 对流传热方程与对流传热系数
  • 因次分析法
  • 对流传热系数经验式
  • 对流传热系数

第2页:传热在化工生产中的应用

传热在化工生产中的应用

  • 、传热在化工生产中的应用
  • 1.提供热量:如蒸发、干燥、蒸馏。
  • 2.减小热损:通常需要保温。
  • 3.热量的合理利用和废热回收:如换热器组合,热废气、废水的热量回收。

第3页:传热的基本方式

传热的基本方式:传热的基本方式

第4页:傅立叶定律

傅立叶定律:傅立叶定律

第5页:傅立叶定律

傅立叶定律:度方向相反称为导热系数,单位为W/(mK)物性之一:与物质种类、热力学状态(T、P)有关物理含义:代表单位温度梯度下的热通量大小,故物质的λ越大,导热性能越好。一般地,λ导电固体>λ非导电固体,λ液体>λ气体T,λ气体,λ水,其它液体的λ。傅立叶定律:

第6页:无限大平壁一维稳态导热(无内热源

无限大平壁一维稳态导热(无内热源:无限大平壁一维稳态导热(无内热源)1.单层平壁-------可见温度分布为直线若λ为常数,则:

第7页:热传导2.多层平壁

§2 热传导2.多层平壁:本页为「§2 热传导2.多层平壁」的节标题页,正文内容以课件原图呈现。

第8页:若上述平壁的右侧与环境进行对流传热

若上述平壁的右侧与环境进行对流传热:若上述平壁的右侧与环境进行对流传热,设环境温度为t0、对流传热系数为α,则传热量表达式如何?

第9页:无限长圆筒壁一维稳态导热(无内热源

无限长圆筒壁一维稳态导热(无内热源:无限长圆筒壁一维稳态导热(无内热源)1.单层圆筒壁若λ为常数,则:--------可见温度分布为对数关系

第10页:热传导

§2 热传导:本页为「§2 热传导」的节标题页,正文内容以课件原图呈现。

第11页:但q常数2.多层圆筒壁

但q常数2.多层圆筒壁:但q常数2.多层圆筒壁

第12页:气温下降

气温下降:气温下降,应添加衣服,应把保暖性好的衣服穿在里面好,还是穿在外面好?思考2:保温层越厚,保温效果越好吗?bbλ1λ2Qbbλ2λ1Q′

第13页:热传导

热传导:保温层的临界厚度

第14页:对流传热方程与对流传热系数

对流传热方程与对流传热系数:对流传热方程与对流传热系数§3对流传热牛顿冷却定律:()WttAQ-=a流动的流体与外界的传热静止流体与外界的传热强制对流自然对流对流传热系数,W/m2K边界层是对流传热的主要热阻所在。ttwQ

第15页:因次分析法

因次分析法

  • 1.引起流动的原因:自然对流和强制对流
  • 2.流动型态:层流或湍流
  • 3.流体的性质:ρ、μ、cp、λ等
  • 4.传热面的形状、大小、位置:如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等
  • 5.有相变与无相变:cp或汽化潜热r
  • 二、因次分析法

第16页:tglGrr=Remul------格垃

tglGrr=Remul------格垃:斯霍夫准数,表征自然对流对对流传热的影响无因次数群:-----努塞尔准数,表示导热热阻与对流热阻之比-----普兰特准数,反映物性的影响。一般,气体的Pr<1,液体的Pr>1------雷诺准数,表征流体的流动状态对对流传热的影响

第17页:对流传热故

§3 对流传热故:本页为「§3 对流传热故」的节标题页,正文内容以课件原图呈现。

第18页:对流传热系数经验式

对流传热系数经验式:对流传热系数经验式(一)无相变时当Gr>25000,需考虑自然对流对传热的影响,式(4-23)乘上一个大于1的校正系数:1.管内层流时见教材P127页式(4-22)使用范围为:Re<2300,Gr<25000(自然对流影响可以忽略),温差(壁温与流体主体温度之差)不大。

第19页:管内湍流时适

管内湍流时适

用范围
Re>1040.7<Pr<120充分发展段,即l/d50或60低粘度(<2m水)温差(tw-t)较小定性温度
定性尺寸
管内径思考2
思考1
为什么加热时n取0.4,冷却时取0.3?=PrRe023.08.0Nun

第20页:管内未充分发展,层流底层较薄,热阻较小

管内未充分发展,层流底层较薄,热阻较小

  • 管内未充分发展,层流底层较薄,热阻较小。若使用条件不满足上述条件时,需修正
  • (1)对于短管,L/d<60乘上一个大于1的校正系数:见教材P126
  • (2)对高粘度液体教材式4-20
  • (4)流体流动处于过渡区时,Re=2300~10000上式仍可使用,但需乘上小于1的校正系数:见教材P127Why?
  • (3)弯管内:乘上一个大于1的校正系数:教材P126

第21页:管外的强制对流传热

管外的强制对流传热

  • .管外的强制对流传热
  • (1)流体横向流过单管传热
  • (2)流体横向流经管束(管簇)的传热:P128式(4-24)
  • 4.自然对流C、n为经验常数。见教材P129表4-4式4-26

第22页:对流传热竖直壁面

对流传热竖直壁面

层流
P130式(4-29)湍流
水平圆管外
P130式(4-27)1.冷凝传热

第23页:对流传热膜状冷凝传热的强

对流传热膜状冷凝传热的强

凝传热的因素不凝性气体的存在
α将大大下降
蒸汽流速和流向
流动方向相同时α将增加,流动方向相反时α将减小
蒸汽过热
需先冷却再冷凝,由于冷却过程的Q值很小,与总Q值相比可忽略,影响不大
传热面的形状与布置
对垂直面,液膜厚度逐渐增加,α下降,对水平管束,下方管液膜厚度增加,α下降

第24页:对流传热产生沸腾现象的必

对流传热产生沸腾现象的必:要条件:液体过热、有汽化核心沸腾曲线2.大容积沸腾传热核状沸腾传热系数的主要影响因素有:液体物性、温差、操作压力、加热面状况等。

第25页:对流传热

对流传热:对流传热系数小结对流方式

第26页:对流传热总之

对流传热总之:α的范围空气中水中油类中

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