太原理工大学：《化工原理》第四章 传热

第四章传热 武爱莲

武爱莲 第四章 传 热

第一节概述 >传热过程在化工生产中的应用 >传热的三种基本方式 传热基本方程 热负荷的计算 稳定传热和不稳定传热

➢ 传热过程在化工生产中的应用 ➢ 传热的三种基本方式 ➢ 传热基本方程 ➢ 热负荷的计算 ➢ 稳定传热和不稳定传热 第一节 概述

传热过程在化工中的应用 传热是自然界和工程领域中较为普遍的 种传递过程,通常来说有温度差的存在就 有热的传递,也就是说温差的存在是实现传 热的前提条件或者说是推动力,在化工中很 多过程都直接或间接的与传热有关。但是进 行传热的目的不外乎是以下三种: 加热或冷却 2换热 3保温 可见,传热过程是普遍存在的

一、 传热 过程在化工中的应用 传热是自然界和工程领域中较为普遍的 一种传递过程，通常来说有温度差的 存在就 有热的传递，也就是说温差的存在是实现传 热的 前提条件或者说是推动力，在化工中很 多过程都直接或间接的与传热有关。但是进 行传热的 目的不外乎是以下三种： 1.加热或冷却 2.换热 3.保温 可见，传热过程是普遍存在的

传热的三种基本方式 个物系或一个设备只要存在温度差就会发 生热量传递,当没有外功加入时,热量就总是 会自动地从高温物体传递到低温物体。根据传热 的机理不同,热传递有三种基本方式:热传导, 热对流和热辐射。化工生产中碰到的各种传热现 象都属于这三种基本方式

二、 传热的三种基本方式 一个物系或一个设备只要存在温度差就会发 生热量传递，当没有外功加入时，热量 就总是 会自动地从高温物体传递到低温物体。根据传热 的机理不同，热传递有三种基本方式：热传导， 热对流和热辐射。化工生产中碰到的各种传热现 象都属于这三种基本方式

(一)热传导(导热) 个物体的两部分连续存在温差,热就 要从高温部分向低温部分传递,直到个部 分的温度相等为止,这种传热方式就称为 热传导。 物质的三态均可以充当热传导介质,但导热 的机理因物质种类不同而异,具体为: 固体金属:自由电子运动在晶格之间; 液体和非金属固体:个别分子的动量传递; 体:分子的不规则运动

（一） 热传导（导热） 一个物体的两部分连续存在温差，热就 要从高温部分向低温部分传递，直到个部 分的温度相等为止，这种传热方式就称为 热传导。 物质的三态均可以充当热传导介质，但导热 的机理因物质种类不同而异，具体为： 固体金属：自由电子运动在晶格之间； 液体和非金属固体：个别分子的动量传递； 气体：分子的不规则运动

(二)对流传热 热对流是指物体中质点发生相对的位移而 引起的热量交换,热对流是流体所特有的 种传热的方式,即存在气体或液体中,在固 体中不存在这种传热方式。其中只有流体的 质点能发生的相对位移。据引起对流的原因 不同可分为:自然对流和强制对流。 热对流与流体运动状况有关,热对流还伴随 有流体质点间的热传导,工程上通常将流体 与固体之间的热交换称为对流传热,即包含 了热传导和热对流

（二） 对流传热 热对流是指物体中质点发生相对的位移而 引起的热量交换，热对流是流体所特有的一 种传热的方式，即存在气体或液体中，在固 体中 不存在这种传热方式。其中只有流体的 质点能发生的相对位移。据引起对流的原因 不同可分为：自然对流和强制对流。 热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随 有流体质点间的热传导，工程上通常将流体 与固体之间的热交换称为对流传热，即包含 了热传导和热对流

(三)热辐射 热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。 切物体都能以这种方式传递能量,而不借助任 何传递介质。通常在高温下热辐射才是主要方式。 三、传热基本方程 当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混 合时,需在间壁式换热器中进行换热。如在间壁式 换热器中,热流体通过管壁将热量传给冷流体:热 传递的快慢用传热速率Q来表示。传热速率Q是指 单位时间内通过传热面传递的能量.单位是J S.W

（三）热辐射 热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。 一切物体都能以这种方式传递能量，而不借助任 何传递介质。通常在高温下热辐射才是主要方式。 三、传热基本方程 当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混 合时，需在间壁式换热器中进行换热。如在间壁式 换热器中，热流体通过管壁将热量传给冷流体．热 传递的快慢用传热速率Ｑ来表示。传热速率Ｑ是指 单位时间内通过传热面传递的能量．单位是Ｊ／ Ｓ．Ｗ

换热器的传热速率Q与传热面积A和冷热两种流体 的平均温差∠m成正比; 即Q=KA△tm Q:传热速率,W △tm:两流体的平均温度差K K:比例系数,总传热系数,因次W(m2K) 上式为传热速率方程或传热基本方程,是换热器 传热计算的重要依据。传热速率是换热器在一定 的操作条件下的换热速率。而热通量q是指单位传 热面积上的传热速率。常见的间壁式换热器有套 管换热器和列管换热器。见下图:

换热器的传热速率Q与传热面积A和冷热两种流体 的平均温差⊿tm成正比; 即Ｑ＝ＫA△tm Ｑ：传热速率 , Ｗ △tm：两流体的平均温度差,K Ｋ：比例系数，总传热系数 ，因次W/(m2·K)。 上式为传热速率方程或传热基本方程，是换热器 传热计算的重要依据。传热速率是换热器在一定 的操作条件下的换热速率。而热通量q是指单位传 热面积上的传热速率。常见的间壁式换热器有套 管换热器和列管换热器。见下图：

套管式换热器 一内管2—外管

套管式换热器 1—内管 2—外管

单程列管式换热器 1—外壳2—管束3、4接管5封头 6管板7—挡板

单程列管式换热器 1 —外壳 2—管束 3、4—接管 5—封头 6—管板 7—挡板