子任务知识点传热理论PPT课件.ppt

任务2 二次盐水的精制子任务1 一次盐水的预热知识点1 传热理论 淄博职业学院 职业教育应用化工技术专业教学资源库 离子膜烧碱生产操作 课程 会操作列管式换热器 能分析传热的基本方式 能力目标 理解掌握流体传热的基本知识 掌握傅里叶定律 知识目标 二次盐水精制生产任务 从一次盐水工序送来的盐水 还不能直接送入离子膜电解槽内进行电解 用于电解槽盐水的纯度远远高于隔膜电解槽 它必须在原来一次盐水生产的基础上 再进行第二次精制 本工序要完成盐水精制工作任务 二次盐水精制工艺流程 图2 1二次盐水精制仿真操作工艺流程图 根据树脂塔的工作温度要求 盐水的温度达到65 5 才能使树脂塔内的鳌合树脂的活性达到最佳工作状态 那么就要对盐水进行预热升温 二次盐水精制任务完成的基础条件 传热 图2 3水 蒸汽传热过程操作工作流程图 一传热的基础理论 一 传热在化工生产中的应用 化工生产中的传热问题有两大类 1 强化传热过程 如各种换热设备设备中的传热 2 削弱传热过程 如对设备和管道的保温 以减少热损失 传热的基础理论 凉水塔 用自然通风或机械通风的方法 将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用 以提高系统的经济效益 例如热力发电厂或核电站的循环水 合成氨生产中的冷却水等 经过水冷却塔降温之后再循环使用 这种方法在实际工程中得到了广泛的使用 二 工业生产上的换热方式 1 直接混合式换热 是指冷 热流体直接接触 在混合过程中进行传热 这种传热方式速度快 效率高 设备简单 但只适用于用水来冷凝水蒸汽等允许两种流体直接接触混合的场合 实例 传热的基础理论 传热的基础理论 传热的基础理论 图2 4直接接触式换热 2 蓄热式换热这种形式的换热通常是在一个被称为蓄热器的设备内进行的 蓄热器内装有耐火砖一类的固体填充物 用来贮藏热量 传热的基础理论 图2 5蓄热式换热 3 间壁式换热 传热的基础理论 图2 6列管式换热器 这类换热的特点是冷 热流体被一固体壁面隔开 分别在壁面的两侧流动 互不相混合 传热时热流体将热量传给固体壁面 再由壁面传给冷流体 间壁式换热器适用于两股流体间需要进行热量交换而又不允许直接相混的场合 传热的基础理论 传热的基础理论 传热的基础理论 图2 7沉浸蛇管换热器 图2 8喷淋蛇管换热器 传热的基础理论 传热的基础理论 图2 9夹套式换热器 传热的基础理论 传热的基础理论 三 传热的基本方式 图2 10传热方式 1 热传导 导热 定义 不同温度的物体之间通过直接接触 或同一物体中不同温度的各部分之间 由于分子 原子或自由电子等微粒的热运动而发生的热量传递是热传导 特点 物体内的分子或质点不发生宏观的运动 需要传热媒介 发生场合 导热一般发生于固体 静止的流体或与层流流体流动方向垂直的传热 注意 热传导不能在真空中进行 传热的基础理论 2020 1 7 21 2 对流传热 定义 对流传热是指流体中质点发生宏观相对位移而引起的热交换 特点 流体质点发生了宏观相对位移 需要传热媒介 分类 自然对流 强制对流 发生场合 发生于流体中 化工生产中的对流传热是指流体与固体壁面间的传热 传热的基础理论 3 热辐射 定义 因热的原因物体发射辐射能并在周围空间传播而引起的传热 特点 不仅有能量的传递 同时还伴有能量形式的转换 不需要传热媒介 发生场合 任何物体只要在绝对零度以上 都能发射辐射能 但只有物体的温度差别较大时 辐射传热才能成为主要的传热方式 传热的基础理论 传热的基础理论 四 稳定传热和不稳定传热 稳定传热 在传热过程中 传热面上各点的温度因位置不同而不同 但不随时间而改变的传热 注意 在稳定传热的情况下 单位时间内所传递的热量是不变的 连续生产过程中的传热多为稳定传热 不稳定传热 若传热过程中 传热面上各点的温度既随位置变化 又随时间而变化的传热 传热的基础理论 二 热传导 一 傅里叶定律 Q 导热速率 W 比例系数 称为导热系数 W m 温度梯度 表示热传导方向上单位长度的温度变化率 规定温度梯度的正方向总是指向温度增加的方向 传热的基础理论 图2 11固体壁的热传导 热导率 的物理意义 当间壁的面积为1m2 厚度为1m 壁面两侧的温度差为1K时 在单位时间内以热传导方式所传递的热量 影响 的因素物质的组成 结构 状态 温度 各种物质的 1 固体的 1 金属T 纯度 2 非金属T 2 液体的 T 水和甘油除外 3 气体的 T 传热的基础理论 二 通过平壁的稳态热传导 1 单层平壁的稳态热传导 在稳定导热条件下 Q A 均为常量 故分离变量后积分 得 图2 12单层平壁的导热 传热的基础理论 实例计算 现有一厚度为240mm的砖壁 内壁温度为600 外壁温度为150 试求通过每平方米砖壁的热量 已知该温度范围内砖壁的平均导热系数 0 6W m 解 传热的基础理论 第一层 第二层 假设层与层间接触良好 相接触的两表面温度相同 2 多层平壁的稳态热传导 图2 13多层平壁的热传导 传热的基础理论 传热的基础理论 第三层 n层平壁 结论 多层平壁导热的推动力是内外壁面的总温度差 导热的总热阻为各层热阻之和 实例计算2 2有一炉壁 内层由24cm的耐火砖 1 1 05W m K 中层由12cm的保温砖 2 0 15W m K 外层由24cm的建筑砖 3 0 8W m K 组成 稳态传热时 测得内壁温度为940 外壁温度为50 试求单位面积的热损失和各层交界面上的温度 传热的基础理论 解 传热的基础理论 三 圆筒壁的稳定热传导 1 单层圆筒壁 图2 14单层圆筒壁的热传导 传热的基础理论 传热的基础理论 对数平均半径 平均导热面积 传热的基础理论 导热热阻 2 多层圆筒壁 假设 各层间接触良好 各层的导热系数分别为 1 2 3 厚度分别为 1 2 3 传热的基础理论 图2 15三层圆筒壁的热传导 在一 60 3 5mm的钢管外层包有两层绝热材料 里层为40mm的氧化镁粉 平均导热系数 0 07W m 外层为20mm的石棉层 其平均导热系数 0 15W