[工學]化工原理第三章傳熱-學習要點(已修改)
2024-10-28 18:26 本頁面
【正文】 教學要求 (1) 重點掌握 對流傳熱過程的基本原理及對流傳熱過程的計算方法； (2) 掌握 使用數學軟件求解傳熱計算中復雜數學模型的方法； (3) 掌握 對流傳熱系數的計算公式及影響對流傳熱過程的主要因素； (4) 掌握 熱傳導、熱輻射的基本原理及計算方法； (5) 了解常用換熱器。 ( Three kinds of heat transfer ) 熱傳導 (Heat conduction)： 由于物體內部微觀粒子熱運動而引起的熱量傳遞現象。（固體或靜止流體中） 熱對流 (Heat convection)： 由于溫度不同的流體之間發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞現象。（流體流動中） 熱輻射 (Heat radiation) ： 溫度不同的物體之間發(fā)射與吸收電磁波的能量不同，從而引起熱量傳遞現象。（任何物體中，高溫條件下顯著） 傳熱 (Heat transfer)是指由于溫度差而引起的能量傳遞過程。 自然對流： 溫差導致密度差導致流體流動 強制對流： 外力強制流體流動 概述 Generalization 實際傳熱過程中，往往是多種傳熱形式的組合。 需要提供熱量：吸熱過程，加熱介質 需要撤出熱量：放熱過程，冷卻介質（ P110 表 31） 物料溫度變化：低溫 ←→ 高溫 物料相態(tài)變化：固態(tài) ←→ 液態(tài) ←→ 氣態(tài) 物料組成物理變化：溶解、混合 物料組成發(fā)生化學變化：吸熱反應、放熱反應 化工單元操作：精餾、吸收、干燥 需要強化傳熱：加快傳熱速率，保證生產需求。 需要消弱傳熱：減慢傳熱速率，減少能量損失，安全生產。 概述 Generalization 傳熱的用途 ( Three kinds of heat transfer ) 傳熱速率 （ Rate of Heat Flow ） 傳熱速率（熱流量） Q 單位時間內通過傳熱面的熱量， W(J/s) 熱通量（傳熱速度） q 單位傳熱面積的傳熱速率， W/m2 q = Q/A 概述 Generalization 定態(tài)傳熱： 工藝參數只隨位置變化不隨時間變化的 傳熱 過程。 非定態(tài)傳熱： 工藝參數不僅隨位置變化也隨時間變化的 傳熱 過程。 關于導熱系數 λ的說明： (1) 導熱系數是物質的物理性質，表征了物質導熱能力，即導熱系數越大，物體導熱性能越好； (2) 導熱系數與物質的種類、組成、結構、密度、溫度、 壓力等因素有關； Page112114中圖、表 (3) 一般來說物質導熱系數大小順序如下： 金屬 非金屬固體 液體 絕熱材料 氣體 熱傳導 Heat Conduction 傅立葉定律 （ Fourier’s Law ） 單層平壁 ( Heat conduction through slabs ) 1. Δt大 or R小 → Q大 Q 一定： R大 → Δt大 Δt一定： R大 → Q小 λ小 or b大 → R大 2. 強化傳熱措施 (Q↗ ) (1) 選擇 λ較大的材料 (2) 降低固體壁厚 (3) 增大傳熱面積 (4) 增大溫差 (Q↘ ) (1) 選擇 λ較小的材料 (2) 增加固體壁厚 (3) 減少傳熱面積 (4) 降低溫差 (5)計算熱損失或保溫層的厚度 熱傳導 Heat Conduction RtAbttQ??????21傳熱阻力傳熱推動力? 多層平壁 (Through multiplane slabs ) 2. 總熱阻為各層熱阻之和，總溫差為各層溫差之和 3. 傳熱速率一定： Ri大的壁層， Δti大 4. 傳熱速率一定，各層壁厚相等： λi小的壁層， Ri大，Δti大 5. 保溫層的作用：降低能量損失，符合安全生產 熱傳導 Heat Conduction 21iiiiim ???? tt???1. ???????????RtSbttSbttQni iiiniii???1111ii總傳熱阻力總傳熱推動力?1ii Q ??? 對流傳熱過程的分析 ( Analysis for Convection heat transfer ) 對流傳熱 Convection Heat Transfer 對流傳熱 ( Convection Heat Transfer ) 指流動的流體與固體壁面之間的熱量傳遞過程。 冷、熱流體在固體壁面兩側流動過程中進行熱量傳遞 * 熱量由熱流體主流區(qū)傳熱至冷流體主流區(qū)的綜合過程： * 兩流體對壁
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