化工总结-传热

第三章传热.稳态与非稳态传热稳态传热：在传热过程中物体各点的温度不随时间变化，仅随位置变化的传热过程非稳态传热：物体的各点温度随时间变化，也随位置变化的传热过程。.传热的基本方式1、热传导：简称导热，是依靠物体内部自由电子运动或分子振动来传递热量的。物体内部或在两个直接接触的物体之间存在温度差时，较热部分的分子振动而与相邻的分子碰撞，将动能的一部分传给后者，导致热能由高到低传递。导热时物体各部分不发生宏观的相对位移。.热对流：物体各部分指点发生相对位移而引起的热量传递，因而只发生在流体中。由于分子的无规则热运动是流体的固有本质，因此热对流时必然伴随着导热现象。.热辐射：高于绝对零度的物体，物质的原子和分子就会振动而向外发射各种波长的电磁波，当波长为0.4-40科m的电磁波投射到另一个物体上，能够被该物体吸收而变成热能。由于热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。.1、热平衡方程以某换热器为衡算对象，忽略热损失(1)无相变时''.q=qm.hcp.h(T1-T2)=qm.ccp.c(Tl—T2)(2有相变时中=qm.hr=qm.cCp.c(T1-丁2)r为饱和蒸汽的冷凝潜热2.热流量方程中=KA；：tm中为热流量，WK为总传热系数。W.m-2.K-1;A为总传热面积，m2;Atm为平均温度差。3、面积热流量q,也叫热流密度①q=一.单位为W.m-2A.傅里叶定律dTq=一’—dn入为导热系数，W.m-2.K-1导朦系数是物质分热能力的标志.物质的年热系数越大;导热铃力越帆固体的导热系数不仅仅与物质的种类有关，也与物质的结构、密度、温度有关除甘油和水的导热系数随着温度的升高而增加外。其余的液体的导系数值均随温度的升高而减小。.1.平壁的稳态热传导(1)单层壁.，八ATT」.，八ATT」=qA=——(Ti-T2)==—―RAq二一’—dx(2)多层壁

,Ti-T2T2-T3<p=='12■iA2,Ti-T2T2-T3<p=='12■iA2ATn-Tn1'•n一”，RnA2.圆筒壁的稳态热传导圆筒壁的长度为L,A=2TtrL,中dT、八十*白…口八-2nrL(—)分离变重并积分drr2-T]如二mdTrr中Tr1T12-L(F-T2)1.「2-In一n六.对流传热1.牛顿冷却定律流体被冷却：q=a(T-Tw)流体被加热：q=dT'w-T')O对流传热膜系数Tw、Tw分别为冷热壁的温度口=：》为有效传热膜厚度，为假设的一静止流体膜层。t2、流体无相变时强制对流传热膜系数圆形直管内做强制对流时的传热，对于低粘度的流体一__08n,_____Nu=0.023—ReDr(Re>10000;Pr=0.7-160;l/d>50)dri式中n的取值流体被加热时。n=0.4;流体被冷却时。n=0.3对于Re=2000-10000的流体，因为湍流不充分。层流内层的厚度较厚。热阻大，使小，计算时乘以小于1的系数fa值减对于l/d小于30-40的短管，乘以系数

非圆形管道做湍流的流体，采用当量直径5_〔LA0_一I-1.8Re1.02-1.07de代替特征尺寸lde4A——A为流道横截面积，m2;LrLp为流体浸润周边长度总和，m④对于圆形弯管。因流体在其内流动时，受离心力的作用，扰动加剧，传热膜系数加大，固乘以(1+1.77d/R)项修正，此处d为管直径，R为弯管曲率半径七.热交换1.总传热系数在稳态传热情况下，（T-Tw）（Tw工）（Tw-丁）1-1A1平壁的的热流量方程式若间壁为平面壁或圆筒壁的壁厚与直径相比很小时，则Al=A（T-Tw）（Tw工）（Tw-丁）1-1A1平壁的的热流量方程式若间壁为平面壁或圆筒壁的壁厚与直径相比很小时，则Al=A2=Am=A此时：「A（T己S1、1一+_+一:1':2间壁为多层复合层时。圆筒壁的热流量方程式当传热面为圆筒壁时A1济2+m。这时选择基准传热面不同，总传热系数也不同。通常以外壁的面积为基准面积彳热基准面积为AoKoKo或11,二生,do:o'dm:idi（do、di、dm分别表示管外直径，管内直径，平均直径）总传热系数也可以用总热阻的形式表示R=KO北鲁十“&小当换热器使用一段时间之后，器壁表面逐渐积累垢层。,垢层的导热系数很小，固内外层具有较大的热阻Rs和Rso2.平均传热温度差AT?-52.平均传热温度差AT?-5/T1△Tm—————AT2.1n42In\△T1T2，,———'△T1=T2-T|,———,△T2—T1—T2f|T2、AT1T1逆流当为错流或折流是，可先按照逆流计算，然后在乘以对数平均温差校正系数审=f(P,R)冷流体的温升两流体的最初温差Ti-Ti,热流体的温降T1-T2冷流体的温升一丁2-丁1,八.传热过程的强化。强化传热即提高冷热流体间的热流量，从热流量方程①=KAMm看。增大总传热系数、传热面积、平均传热温差都可以提高热流量。1.增大传热面积增大面积并不是增加设备的尺寸，而是从设备的结构上考虑。改进传热面的结构，提高设备的单位体积内的应能提供的传热面积。如用螺纹管、波纹管代替光滑管，或采用翅片换热器。板式换热器及板翅式换热器等，增加单位体积的传热面积。.增大平均传热温差平均温差主要取决于两流体的温度条件。操作时可得到较大的平均温差.增大总传热系数当换热器间壁的两侧流体均为变温时，采用逆流111-Rsi-Rso—二i,：o由上式可知，提高K值就必须减小各项热阻。加大流速，增强流体湍流程度，减小传热边界层中层流内层的厚度,以提高对流传热膜系数，减小对流传热的热阻。a.增加