传热在化工生产中的应用

1、3.1 概述概述3.1.1 传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用3.1.2 传热的三种基本方式传热的三种基本方式3.1.3 间壁式换热器的传热过程间壁式换热器的传热过程3.1.4 定态与非定态传热定态与非定态传热3.1.5 传热速率方程式传热速率方程式3.1.6 冷、热流体的接触方式冷、热流体的接触方式3.1.7 热载体及其选择热载体及其选择3.1.1 传热过程在化工生产中的应用传热过程在化工生产中的应用 加热或冷却加热或冷却 回收热量回收热量 保温保温 强化传热过程强化传热过程 削弱传热过程削弱传热过程 3.1.2 传热的三种基本方式传热的三种基本方式 一、热传导一、热传导

2、热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。 特点：特点：没有物质的宏观位移没有物质的宏观位移 气体气体 分子做不规则热运动时相互碰撞的结果分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 固体固体 导电体：依靠自由电子的迁移来实现导电体：依靠自由电子的迁移来实现 非导电体：通过分子的振动实现非导电体：通过分子的振动实现 液体液体 靠微观粒子的热运动将能量传给相邻的粒靠微观粒子的热运动将能量传给相邻的粒子子 二、热对流二、热对流 流体内部质点发生相对位移和混合而将热量从

3、流体内部质点发生相对位移和混合而将热量从一处传递至另一处。一处传递至另一处。 三、热辐射三、热辐射 物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。 自然对流自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力：由于流体内温度不同造成的浮升力 引起的流动。引起的流动。 强制对流强制对流：流体受外力作用而引起的流动。：流体受外力作用而引起的流动。 对流传热对流传热：流体与固体壁面之间的传热过程。：流体与固体壁面之间的传热过程。不需要任何物质作媒介不需要任何物质作媒介 既有能量转移、又有能量形式的转化既有能量转移、又有能量形式的转化传热速率传热速率Q（热流量）：单位时间内通过

4、换热器的（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位整个传热面传递的热量，单位 J/s或或W。热流密度热流密度q （热通量）（热通量） ：单位时间内通过单位传：单位时间内通过单位传热面积传递的热量，单位热面积传递的热量，单位 J/(sm2)或或W/m2。有关基本概念有关基本概念非定态传热非定态传热 ,zyxftqQ 3.1.3 3.1.3 定态与非定态传热定态与非定态传热定态传热定态传热 zyxftqQ, 0 tAQq 式中式中 A总传热面积总传热面积式中式中 tm传热平均温度差，传热平均温度差，或或K； A总传热面积，总传热面积，m2； K总传热系数，总传热系数，W/(m2)

5、或或W/(m2K)。总总热热阻阻总总传传热热推推动动力力 KAttKAQ/1mm3.1.4 传热速率方程式传热速率方程式3.1.5 冷、热流体的接触方式冷、热流体的接触方式一、直接接触式一、直接接触式 冷、热流体以直接混合的方式进行换热，具冷、热流体以直接混合的方式进行换热，具有传效率高、设备简单的优点。有传效率高、设备简单的优点。直接混合加热直接混合加热1直接混合加热直接混合加热2凉凉 水水 塔塔 二、蓄热式二、蓄热式优点：优点： 结构较简单结构较简单 耐高温耐高温缺点：缺点： 设备体积大设备体积大 有一定程度的混合有一定程度的混合低温流体低温流体高温流体高温流体（蓄热式换热器蓄热式换热器）

6、三、间壁式三、间壁式（1）套管换热器）套管换热器冷流体冷流体t1t2热流体热流体T1T2 间壁式换热器的传热过程间壁式换热器的传热过程（2）列管式换热器）列管式换热器热流体热流体T1T2冷流体冷流体t1t2列管式换热器列管式换热器管管壁壁内内侧侧热热流流体体对对流流)(1)1(Q 冷、热流体通过间壁的传热过程冷、热流体通过间壁的传热过程t2t1T1T2对流对流对流对流 导热导热冷冷流流体体Q热热流流体体管壁外侧管壁外侧管壁内侧管壁内侧热传导热传导)(2)2(Q冷流体冷流体管壁外侧管壁外侧对流对流)(3)3(Q3.1.6 热载体及其选择热载体及其选择 加热剂加热剂：热水、饱和水蒸气：热水、饱和水蒸气 矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等矿物油或联苯等低