化工原理第四章傳熱過(guò)程超詳細(xì)講解(已修改)
2025-01-06 10:23 本頁(yè)面
【正文】 第四章 傳熱過(guò)程 167。 1概述 一、化工生產(chǎn)中的傳熱過(guò)程 —— 傳熱的應(yīng)用 供給或取走反應(yīng)熱： 相變潛熱： 回收利用余熱、廢熱：交換器的降溫，以利用熱能。 隔絕熱量傳遞 , 避免熱量損失：保溫瓶 , 保溫蒸汽管。 二、要解決的問(wèn)題 進(jìn)行熱量衡算，確定熱載體的用量 計(jì)算完成一定生產(chǎn) (傳熱 )任務(wù)所需的傳熱面積 尋找強(qiáng)化傳熱途徑 —— 如何提高傳熱速率 三、傳熱方式分類 穩(wěn)定的恒溫傳熱，傳熱面上的溫度不隨位置變化 T≠f (x) 穩(wěn)定的變溫傳熱，傳熱面上的溫度隨位置變化 T＝ f (x) 據(jù)冷熱流體是否接觸 混合式：冷熱流體混合 —— 煤氣洗滌塔 間壁式：冷熱分離 —— 間壁、冷凝管 蓄熱式：熱流體貯熱，冷流體吸熱 —— 熱風(fēng)爐煉鐵 在間壁式傳熱中 , 據(jù) 傳熱面上 的溫度分布 —— 分為： 穩(wěn)定傳熱： T不隨時(shí)間變化 對(duì)于一定的傳熱設(shè)備，熱阻一定，當(dāng) T不隨時(shí)間變化 , △ T亦不隨時(shí)間而變，故傳熱速率不隨時(shí)間變化，所以， 穩(wěn)定傳熱 —— 傳熱速率不隨時(shí)間變化 。 穩(wěn)定傳熱 非穩(wěn)定傳熱 據(jù)傳熱機(jī)理不同，分為 四、幾個(gè)基本概念： (2)傳熱速率 Φ=Q/ τ — 單位 (3)比熱 cp 顯熱： Q顯 =m cpΔt (Cp— 定壓比熱容 J/kg*K) (J/mol*K) (4)潛熱 式中 :ΔHm和 ΔHn分別為質(zhì)量和摩爾相變潛熱 (單位分別為：J/kg； J/mol) (1)傳熱量 Q nm nm HH ????潛167。 2 傳導(dǎo)傳熱（熱傳導(dǎo)，導(dǎo)熱） 一、定義： 傳導(dǎo)傳熱 —— 發(fā)生在固體、靜止或 滯流流體 中，因分子的振動(dòng)或自由電子的運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量的方式。 二、導(dǎo)熱方程 — 付立葉定律： 導(dǎo)熱方程 如圖：若 t1t2，熱量將自發(fā)的以導(dǎo)熱方式從內(nèi)壁向外壁傳遞。 實(shí)驗(yàn)證明： 通過(guò)該壁傳遞的熱量與壁兩側(cè)的溫差成正比，與傳熱面積和傳熱時(shí)間成正比，與傳導(dǎo)距離成反比 ，即： dQ= 付立葉方程 對(duì)于穩(wěn)定的熱傳導(dǎo)： dt不隨時(shí)間 dτ變化，故積分為： 溫度梯度 — 速度梯度 （ P41） 比較 λ（類似于粘度） ① 意義： 材料導(dǎo)熱能力大小的標(biāo)志，是 A＝ 1m2， δ =1m, Δ t=1k時(shí)的傳熱速率。在相同的條件下，材料不同，其傳熱速率不同，故 是材料本身的性質(zhì) 。 ③ 大?。?a. 實(shí)驗(yàn)測(cè)定或查附表二、三、六、七可得。 b. λ隨溫度的變化 對(duì)金屬： α＜ 0， t↑,λ↓。 ∵ 原子振動(dòng)加劇，電子運(yùn)受阻 非金屬： α＞ 0, t↑,λ↑。 ∵ 分子振動(dòng)加劇，傳熱能力增加 液體： α＜ 0,t↑,λ↓ 。 ∵ t↑液體膨脹 ,分子距離加大，碰撞 ↓ 氣體： α＞ 0, t↑,λ↑。 ∵ t ↑, 分子能量 ↑ 碰撞 ↑。 λ金屬 λ非金屬 ， λ固 λ液 λ氣 ， λ結(jié)構(gòu)緊密 λ結(jié)構(gòu)松散 ② 單位： 泡沫保溫材料 三、平面壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo) —— 特點(diǎn) ∴ 2 多層平面壁 ,如耐火磚 —— 絕熱磚 —— 建筑磚組成三層復(fù)合壁，對(duì)各層分別應(yīng)用單層導(dǎo)熱公式有： R=δ/λ— 熱阻 1 單層平面壁，如 P105圖 一層： 二層： 三層： (1) (2) (3) ???? tAttA ????? )( 21∵ 平面壁 ： A1=A2=A3=A ∵ 穩(wěn)定傳熱 Φ1=Φ2=Φ3=Φ則有： t1t4=Δt= 討論 ： (1) ① +② 得： …(4) …(5) ② +③ 得： (2)Δt1/Δt2 =R1/R2= 即各層的溫降與其熱阻成正比。 可見(jiàn)：傳熱速率式中 分母是分子溫度區(qū)間內(nèi)的熱阻之和 。 (4)在不知 A時(shí) , 可求 單位傳熱面積的傳熱速率 — 熱流密度（傳熱強(qiáng)度） q q= φ /A= Δt/ Σ(δ/ λ) 例： 41P107 熱阻越大，溫度降越大 例： 42P108 垢層的熱阻很大，應(yīng)勤除垢層 (3)
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