【正文】 冷、熱流體直接接觸完成熱量的傳遞；　　冷、熱流體直接接觸完成熱量的傳遞；　　如圖：為機(jī)械通風(fēng)式?jīng)鏊　∪鐖D：為機(jī)械通風(fēng)式?jīng)鏊　≡擃悡Q熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、　　該類換熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的特點(diǎn)；但是也具有顯效率高的特點(diǎn)；但是也具有顯著的缺點(diǎn)：適用范圍很狹窄。著的缺點(diǎn)：適用范圍很狹窄?！　　　?蓄熱式換熱器、蓄熱式換熱器　　冷、熱流體周期性的通過換熱器，輪流對(duì)蓄熱體進(jìn)行加熱、　　冷、熱流體周期性的通過換熱器，輪流對(duì)蓄熱體進(jìn)行加熱、冷卻，從而完成換熱。冷卻，從而完成換熱。　　如圖：為蓄熱式換熱器?！　∪鐖D：為蓄熱式換熱器。　　四、定態(tài)傳熱和非定態(tài)傳熱　　四、定態(tài)傳熱和非定態(tài)傳熱　　連續(xù)進(jìn)行的傳熱過程為定態(tài)傳熱；間歇性進(jìn)行的傳熱為非定　　連續(xù)進(jìn)行的傳熱過程為定態(tài)傳熱；間歇性進(jìn)行的傳熱為非定態(tài)傳熱。態(tài)傳熱。　　　　 定態(tài)傳熱的特點(diǎn)：輸入系統(tǒng)的熱量等于輸出系統(tǒng)的熱量；定態(tài)傳熱的特點(diǎn)：輸入系統(tǒng)的熱量等于輸出系統(tǒng)的熱量；對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)任意一點(diǎn)，溫度不隨時(shí)間而變化，溫度僅僅是位置對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)任意一點(diǎn)，溫度不隨時(shí)間而變化，溫度僅僅是位置的函數(shù)，而與時(shí)間無關(guān)。的函數(shù)，而與時(shí)間無關(guān)?！　　　?五、傳熱速度與熱通量五、傳熱速度與熱通量　　　　 傳熱速度、傳熱速度　　單位時(shí)間內(nèi)通過傳熱面所傳遞的熱量，用　　單位時(shí)間內(nèi)通過傳熱面所傳遞的熱量，用 Q表示，其單位為表示，其單位為WW （瓦）。（瓦）?！　　　?熱通量、熱通量　　單位時(shí)間內(nèi)通過單位傳熱面面積的熱量，用　　單位時(shí)間內(nèi)通過單位傳熱面面積的熱量，用 q表示，其單位表示，其單位為為 W/m 2?！　∩鲜鰞烧叩年P(guān)系是：　　上述兩者的關(guān)系是： 　　　　　（　　　　?。?W/m 2））　　　　 　　一、熱傳導(dǎo)的基本概念　　一、熱傳導(dǎo)的基本概念　　　　 溫度場(chǎng)、溫度場(chǎng)　　某一瞬間物體內(nèi)溫度的分布稱為溫度場(chǎng)。一般情況下溫度場(chǎng)是　　某一瞬間物體內(nèi)溫度的分布稱為溫度場(chǎng)。一般情況下溫度場(chǎng)是空間和時(shí)間的函數(shù)：空間和時(shí)間的函數(shù)：　　若溫度隨時(shí)間變化，則為非定態(tài)傳熱?！　∪魷囟入S時(shí)間變化，則為非定態(tài)傳熱。　　　　 等溫面和溫度梯度、等溫面和溫度梯度　　　　 A、等溫面、等溫面　　溫度場(chǎng)內(nèi)溫度相等各點(diǎn)組成的曲面，稱為等溫面?？赡苁瞧矫妗　囟葓?chǎng)內(nèi)溫度相等各點(diǎn)組成的曲面，稱為等溫面。可能是平面也可能是曲面。也可能是曲面?！　　　?B、溫度梯度、溫度梯度　　等溫面的各點(diǎn)溫度都是相等的，因此在等溫面上沒有熱量傳遞　　等溫面的各點(diǎn)溫度都是相等的，因此在等溫面上沒有熱量傳遞的，熱量傳遞只發(fā)生在溫度不同的等溫面之間。的，熱量傳遞只發(fā)生在溫度不同的等溫面之間?！　∪魞蓚€(gè)等溫面之間的溫度差為　　若兩個(gè)等溫面之間的溫度差為 △△ t，在法線上的距離為，在法線上的距離為 △△ n，則，則溫度梯度表示為：溫度梯度表示為：　　　　 傅立葉定律、傅立葉定律　　傅立葉定律表明：傳熱速率　　傅立葉定律表明：傳熱速率 Q與溫度梯度與溫度梯度 gradt、垂直于導(dǎo)熱方、垂直于導(dǎo)熱方向的傳熱面積向的傳熱面積 S成正比。成正比。　　對(duì)一維定態(tài)傳熱可以寫成：　　對(duì)一維定態(tài)傳熱可以寫成：　　　　　　 或或 　　　　 導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)　　上述各式中的　　上述各式中的 λ作為比例系數(shù)為導(dǎo)熱系數(shù)。作為比例系數(shù)為導(dǎo)熱系數(shù)。 λ的大小表示物質(zhì)的大小表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。導(dǎo)熱能力的大小。　　它的物理意義可以表述為：?jiǎn)挝粶囟忍荻认碌臒嵬?。?shù)學(xué)　　它的物理意義可以表述為：?jiǎn)挝粶囟忍荻认碌臒嵬俊?shù)學(xué)式可以表示為：式可以表示為：　　二、平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)　　二、平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)　　　　 單層平壁熱傳導(dǎo)、單層平壁熱傳導(dǎo)　　如圖：所示單層平壁，建立坐　　如圖：所示單層平壁，建立坐標(biāo)系，并在其中取厚度為標(biāo)系，并在其中取厚度為 dx的微元。的微元。傳熱速率有：傳熱速率有：　　由于　　由于 x=0時(shí)，時(shí)， t=tw1；； x=δ時(shí)，時(shí)，t=tw2；； 對(duì)上式進(jìn)行積分有：對(duì)上式進(jìn)行積分有：　　或者寫成：　　或者寫成：　　式中：　　式中： （熱阻）（熱阻）　　　　 多層平壁熱傳導(dǎo)、多層平壁熱傳導(dǎo)　　如圖：所示為三層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)示意圖。　　如圖：所示為三層平壁定態(tài)熱傳導(dǎo)示意圖?！　∫?yàn)槭嵌☉B(tài)熱傳導(dǎo)，因此有：　　因?yàn)槭嵌☉B(tài)熱傳導(dǎo)，因此有：　　而：　　而： 　　　　　　　　　　（　　　　　　　　　?。?1））（（ 2））（（ 3））　　將上述三式相加，且　　將上述三式相加，且 ，有：，有：　　　　 =△△ t　　或者寫成：　　或者寫成：　　三、圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)　　三、圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)　　　　 單層圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)、單層圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)　　如圖：在內(nèi)直徑和外直徑之間，　　如圖：在內(nèi)直徑和外直徑之間，取半徑為取半徑為 r的微層，厚度為的微層，厚度為 dr，溫差為，溫差為 dt，則有：則有：對(duì)上式進(jìn)行積分有：對(duì)上式進(jìn)行積分有：　　令：　　令： 有：　　　　　　　　　　　　　　式中：有：　　　　　　　　　　　　　　式中： （熱阻）（熱阻） 　　　　 多層圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)、多層圓筒壁定態(tài)熱傳導(dǎo)　　如圖：定態(tài)傳熱時(shí)：　　如圖：定態(tài)傳熱時(shí)：　　　　　　 ①①　　　　 ②②　　 　　　　 ③③　　將　　將 ①②③①②③ 相加，有：相加，有：　　　　 　　一、牛頓冷卻定律　　一、牛頓冷卻定律　　　　 對(duì)流傳熱過程、對(duì)流傳熱過程　　如圖：為間壁對(duì)流傳熱　　如圖：為間壁對(duì)流傳熱　　熱流體將熱量傳遞給間壁，熱量在　　熱流體將熱量傳遞給間壁，熱量在間壁內(nèi)做熱傳導(dǎo)，再傳遞給冷流體。間壁內(nèi)做熱傳導(dǎo)，再傳遞給冷流體。冷、熱流體與間壁接觸處，均存冷、熱流體與間壁接觸處，均存在層流內(nèi)層，層流內(nèi)層的存在是在層流內(nèi)層，層流內(nèi)層的存在是對(duì)流傳熱的熱阻主要集中處。對(duì)流傳熱的熱阻主要集中處?！　　　?牛頓冷卻定律、牛頓冷卻定律　　流體被壁面加熱時(shí)：　　流體被壁面加熱時(shí)：　　流體被壁面冷卻時(shí)：　　流體被壁面冷卻時(shí)：　　對(duì)于整個(gè)對(duì)流傳熱過程來說，由于流體溫度是變化的，因此　　對(duì)于整個(gè)對(duì)流傳熱過程來說，由于流體溫度是變化的，因此 α值也是在變化值也是在變化的，引入平均對(duì)流給熱系數(shù)的概念后有：的，引入平均對(duì)流給熱系數(shù)的概念后有：　　二、影響對(duì)流給熱系數(shù)的因素　　二、影響對(duì)流給熱系數(shù)的因素　　　　 流體流動(dòng)產(chǎn)生的原因、流體流動(dòng)產(chǎn)生的原因　　流體流動(dòng)產(chǎn)生的原因有：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)制對(duì)流的給熱系數(shù)要比自　　流體流動(dòng)產(chǎn)生的原因有：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)制對(duì)流的給熱系數(shù)要比自然對(duì)流的給熱系數(shù)大。然對(duì)流的給熱系數(shù)大?！　　　?流動(dòng)型態(tài)及流速的影響、流動(dòng)型態(tài)及流速的影響　　由于流動(dòng)型態(tài)的不同，影響層流內(nèi)層的厚度，　　由于流動(dòng)型態(tài)的不同，影響層流內(nèi)層的厚度， Re數(shù)大則，層流內(nèi)層薄，對(duì)數(shù)大則，層流內(nèi)層薄，對(duì)流給熱系數(shù)就大。流給熱系數(shù)就大?！　　　?流體物理性質(zhì)的影響、流體物理性質(zhì)的影響　　影響流體對(duì)流給熱系數(shù)的物理性質(zhì)有：粘度、比熱、體積膨脹系數(shù)等?！　∮绊懥黧w對(duì)流給熱系數(shù)的物理性質(zhì)有：粘度、比熱、體積膨脹系數(shù)等。　　　　 流體溫度的影響、流體溫度的影響　　　　 流體相變、流體相變　　　　 換熱面的幾何形狀、換熱面的幾何形狀　　　　 傳熱計(jì)算傳熱計(jì)算　　工業(yè)生產(chǎn)中的換熱大多數(shù)是通過間壁式換熱器來實(shí)現(xiàn)的，在所　　工業(yè)生產(chǎn)中的換熱大多數(shù)是通過間壁式換熱器來實(shí)現(xiàn)的，在所傳熱量中輻射傳熱所占比例很小，故在傳熱計(jì)算中輻射傳熱部分忽傳熱量中輻射傳熱所占比例很小，故在傳熱計(jì)算中輻射傳熱部分忽略。略?！　∫?、熱量衡算　　一、熱量衡算　　　　 熱負(fù)荷的計(jì)算、熱負(fù)荷的計(jì)算　　換熱器中冷熱流體單位時(shí)間內(nèi)交換的熱量，稱為換熱器的熱負(fù)　　換熱器中冷熱流體單位時(shí)間內(nèi)交換的熱量，稱為換熱器的熱負(fù)荷表示為荷表示為 Q’?！　∫粋€(gè)能滿足要求的換熱器必須使其傳熱速率等于（或略大于）　　一個(gè)能滿足要求的換熱器必須使其傳熱速率等于（或略大于）熱負(fù)荷。熱負(fù)荷?！　崃黧w放出的熱量　　熱流體放出的熱量 Qh，冷流體吸收的熱量，冷流體吸收的熱量 Qc，熱量損失，熱量損失 Qf。　　若熱量損失能忽略時(shí)：　　若熱量損失能忽略時(shí)：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Q’=Qh=Qc　　若熱量損失不能忽略時(shí)：　　若熱量損失不能忽略時(shí)：　　　　 Qh=Qc+Qf　　如圖中所示?！　∪鐖D中所示。　　其中：　　其中： Qh=Q1Q2?！　　　　　　　　　?Qc=Q4Q3?！　　　?載熱體換熱量計(jì)算、載熱體換熱量計(jì)算　　　　 A、顯熱法、顯熱法　　適用于流體沒有發(fā)生相變化的?！　∵m用于流體沒有發(fā)生相變化的。　　　　 B、潛熱法、潛熱法　　此適用于有相變?！　〈诉m用于有相變?！　　　?C、焓差法、焓差法　　此法在有無相變均可采用。　　此法在有無相變均可采用。　　二、傳熱基本方程　　二、傳熱基本方程　　改寫成：　　改寫成：三、傳熱系數(shù)三、傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)、傳熱系數(shù) K值的計(jì)算值的計(jì)算在定態(tài)傳熱時(shí)：在定態(tài)傳熱時(shí)：———— 總傳熱量總傳熱量———— 熱流體對(duì)間壁的給熱熱流體對(duì)間壁的給熱———— 間壁的熱傳導(dǎo)間壁的熱傳導(dǎo)———— 間壁對(duì)冷流體的給熱間壁對(duì)冷流體的給熱而：而：有：有：　　　　 或：或：　　或：　　或：　　上述　　上述 K1；； Ki；； Km分別表示對(duì)應(yīng)于內(nèi)表面積、管的平均表面積、分別表示對(duì)應(yīng)于內(nèi)表面積、管的平均表面積、外表面積的傳熱系數(shù)。外表面積的傳熱系數(shù)?！　∷?、傳熱計(jì)算的兩類問題　　四、傳熱計(jì)算的兩類問題　　　　 設(shè)計(jì)性計(jì)算、設(shè)計(jì)性計(jì)算　　根據(jù)工藝要求（熱負(fù)荷）計(jì)算換熱器的傳熱面積，從而設(shè)計(jì)換熱　　根據(jù)工藝要求（熱負(fù)荷）計(jì)算換熱器的傳熱面積，從而設(shè)計(jì)換熱器的結(jié)構(gòu)。器的結(jié)構(gòu)?！　　　?驗(yàn)證性計(jì)算、驗(yàn)證性計(jì)算　　已知換熱器的換熱面積和換熱器的結(jié)構(gòu)，計(jì)算它所能達(dá)到的換熱　　已知換熱器的換熱面積和換熱器的結(jié)構(gòu)，計(jì)算它所能達(dá)到的換熱量。驗(yàn)證是否符合工藝要求。量。驗(yàn)證是否符合工藝要求。 167。 　　一、蒸發(fā)操作的概念　　一、蒸發(fā)操作的概念　　　　 概念、概念　　是將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱，使溶劑不斷揮發(fā)并移去　　是將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱，使溶劑不斷揮發(fā)并移去以提高溶液濃度的操作。以提高溶液濃度的操作?！　　　?蒸發(fā)操作的特點(diǎn)、蒸發(fā)操作的特點(diǎn)　　　　 A、溶質(zhì)不揮發(fā)、溶質(zhì)不揮發(fā)　　　　 B、伴隨傳熱過程、伴隨傳熱過程　　　　 C、溶液性質(zhì)對(duì)蒸發(fā)操作的影響、溶液性質(zhì)對(duì)蒸發(fā)操作的影響　　　　 D、溶液費(fèi)點(diǎn)的改變、溶液費(fèi)點(diǎn)的改變　　　　 溶液濃度的表示、溶液濃度的表示　　質(zhì)量百分比：　　質(zhì)量百分比：二、蒸發(fā)設(shè)備二、蒸發(fā)設(shè)備自然循環(huán)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、自然循環(huán)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)如右圖：為典型自然循環(huán)蒸發(fā)器。如右圖：為典型自然循環(huán)蒸發(fā)器。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流體在加熱器的列管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：流體在加熱器的列管內(nèi)被加熱、汽化，同時(shí)進(jìn)行如圖內(nèi)被加熱、汽化，同時(shí)進(jìn)行如圖中箭頭所示的自然循環(huán)（由于密中箭頭所示的自然循環(huán)（由于密度差，形成的自然流動(dòng)）。由于度差，形成的自然流動(dòng)）。由于溶液在加熱器內(nèi)就開始汽化，溶溶液在加熱器內(nèi)就開始汽化，溶液夾帶著大量汽泡，影響溶液和液夾帶著大量汽泡，影響溶液和列管之間的傳熱，同時(shí)溶質(zhì)也可列管之間的傳熱，同時(shí)溶質(zhì)也可能在管內(nèi)結(jié)晶，形成垢層。能在管內(nèi)結(jié)晶，形成垢層。 　　　　 強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)　　如右圖：為典型強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的　　如右圖：為典型強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖　　通過外加循環(huán)泵和除沫器的方式，　　通過外加循環(huán)泵和除沫器的方式，來提高溶液在蒸發(fā)器中的循環(huán)，同時(shí)由來提高溶液在蒸發(fā)器中的循環(huán)，同時(shí)由于外加了一個(gè)除沫器，提高了列管內(nèi)的于外加了一個(gè)除沫器，提高了列管內(nèi)的靜壓強(qiáng)，使溶液在管內(nèi)不沸騰（或少沸靜壓強(qiáng)，使溶液在管內(nèi)不沸騰（或少沸騰），提高管壁與溶液的傳熱效率。騰），提高管壁與溶液的傳熱效率。　　三、蒸發(fā)操作流程　　三、蒸發(fā)操作流程　?。ㄒ唬㈤g歇性蒸發(fā)操作　　（一）、間歇性蒸發(fā)操作　　如圖為間歇性蒸發(fā)操作流程?！　∪鐖D為間歇性蒸發(fā)操作流程。特點(diǎn)：稀溶液一次性加入，加熱特點(diǎn)：稀溶液一次性加入，加熱蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，由于溶液濃蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，由于溶液濃度的逐步提高，蒸發(fā)操作體系的度的逐步提高，蒸發(fā)操作體系的溫度是逐步提高的。等一個(gè)周期溫度是逐步提高的。等一個(gè)周期完成以后，再次加料進(jìn)行下一批完成以后，再次加料進(jìn)行下一批次的蒸發(fā)操作。次的蒸發(fā)操作。 　　　　 （二）、連續(xù)性蒸發(fā)操作（二）、連續(xù)性蒸發(fā)操作　　　　 單級(jí)蒸發(fā)操作、單級(jí)蒸發(fā)操作　　如圖所示：　　如圖所示：　　單級(jí)蒸發(fā)是原料液連續(xù)不斷　　單級(jí)蒸發(fā)是原料液連續(xù)不斷加入蒸發(fā)器，經(jīng)加熱蒸發(fā)形成二加入蒸發(fā)器，經(jīng)加熱蒸發(fā)形成二次蒸汽和完成液，二次蒸汽和完次蒸汽和完成液，二次蒸汽和完成液也是連續(xù)不斷的產(chǎn)生。成液也是連續(xù)不斷的產(chǎn)生。　　主要適用于蒸發(fā)溶劑量（或　　主要適用于蒸發(fā)溶劑量（或蒸發(fā)量）不大的溶液。蒸發(fā)量）不大的溶液?！　∪秉c(diǎn)：二次蒸汽所含熱量沒充分利用。　　缺點(diǎn)：二次