化工基礎(chǔ)項(xiàng)目七

換熱器操作技術(shù)知識(shí)點(diǎn)1熱交換基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)2熱交換過程技術(shù)知識(shí)點(diǎn)3常見的換熱設(shè)備學(xué)習(xí)目標(biāo)

2、掌握熱傳導(dǎo)的基本定律、平壁和圓筒壁的定常熱傳導(dǎo)的計(jì)算、傳熱推動(dòng)力與熱阻的概念。1、理解傳熱的三種方式及其特點(diǎn)。一、傳熱的目的③保溫，以減少熱量或冷量的損失。如高溫設(shè)備的保溫，低溫設(shè)備的保冷。①加熱或冷卻，使物料達(dá)到指定的溫度②換熱，以回收利用熱量或冷量知識(shí)點(diǎn)1熱交換基礎(chǔ)知識(shí)化工生產(chǎn)中常遇到的傳熱問題

一是要求傳遞情況好，即要求傳熱速率高，這樣可使完成某一換熱任務(wù)時(shí)所需的設(shè)備緊湊，從而降低設(shè)備費(fèi)用。

二是像高溫設(shè)備及管路的保溫，低溫設(shè)備及管道的隔熱等，則要求傳熱速率越低越好。熱傳導(dǎo)對(duì)流輻射二、熱量交換的基本方式分子碰撞流體質(zhì)量的位移和混合電磁波傳遞能量三、工業(yè)上的熱量交換方式間壁式換熱器混合式換熱器四、定常傳熱與非定常傳熱定常傳熱：傳熱中溫度僅與位置有關(guān)，與時(shí)間無(wú)關(guān)。非定常傳熱：傳熱中各點(diǎn)的溫度與位置、時(shí)間皆有關(guān)。知識(shí)點(diǎn)2熱交換過程計(jì)算——熱傳導(dǎo)單位時(shí)間內(nèi)由高溫面以熱傳導(dǎo)方式傳遞給低溫面的熱量q，與面積A成正比，也與傳熱溫差（t1－t2）成正比，與壁厚b成反比。一、熱傳導(dǎo)基本定律熱傳導(dǎo)方程式（傅立葉定律）引入比例系數(shù)λ

式中λ稱為導(dǎo)熱系數(shù)，單位是W/（m?K）或J/（s?m?K）QQ導(dǎo)熱系數(shù)λ的物理意義：壁面為1m2，厚度為1m，兩面溫差為1K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)以傳導(dǎo)方式所傳遞的熱量。稱為熱阻各種常用物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)物質(zhì)熱導(dǎo)率的大致范圍

物質(zhì)種類熱導(dǎo)率純金屬

金屬合金

液態(tài)金屬

非金屬固體

非金屬液體

絕熱材料

氣體100～1400

50～500

30～300

0.05～50

0.5～5

0.05～1

0.005～0.5常用固體材料在0℃～100℃時(shí)的平均熱導(dǎo)率金屬材料材料密度/(kg/m3）λ/W/（m?K）鋁

紫銅

黃銅

銅

鉛

鋼

不銹鋼

鑄鐵

銀

鎳2700

8000

8500

8800

11400

7850

7900

7500

10500

8900230

65

93

383

35

45

17

45～90

411

88各種液體的熱導(dǎo)率幾種氣體的熱導(dǎo)率1-水蒸氣2-氧3-二氧化碳4-空氣5-氮6-氬

二、通過平壁的定常熱傳導(dǎo)

q=Q/A=λ(t1-t2)/b單位平壁面積的傳熱速率，導(dǎo)熱通量

（A1＝A2=A3=A）多層平壁的定常熱傳導(dǎo)

由以上可見,對(duì)于多層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo),其總的推動(dòng)力即為總的溫度差,而總的熱阻為各層熱阻之和。這與電工學(xué)中串聯(lián)電阻的歐姆定律類似。各層的熱阻越大,則其溫度差也越大。熱傳導(dǎo)中溫度差與熱阻成正比。在需要知道兩層壁交界處的溫度以判斷承受溫度的情況時(shí)例：普通磚平壁厚度為0.50m，一側(cè)為300℃，另一側(cè)為30℃，若導(dǎo)熱系數(shù)為0.90W（m·℃）。試求：（1）通過平壁的導(dǎo)熱通量，W/m2；（2）平壁內(nèi)距離高溫側(cè)0.30m處的溫度。三、圓筒壁的傳熱

1、單層圓筒壁

QQr外/r內(nèi)<2r外/r內(nèi)>2式中，A均為圓筒壁的平均面積，λ為圓筒的導(dǎo)熱系數(shù)，t1、t2分別為圓筒的內(nèi)、外壁溫度，r外、r內(nèi)分別為圓筒的外半徑和內(nèi)半徑。2、多層圓筒壁

以兩層為例：從多層圓筒壁導(dǎo)熱速率方程中看出，其導(dǎo)熱過程的總推動(dòng)力為總溫差，總的導(dǎo)熱阻力為各層熱阻之和。但在計(jì)算各層熱阻時(shí)，用的是各層壁面的平均面積。例：火爐壁由三層材質(zhì)組成：耐火磚（λ1=1.4W/(m·℃),δ1=220mm）、保溫磚（λ2=0.15W/(m·℃),δ1=220mm）、普通磚（λ3=0.8W/(m·℃),δ1=220mm）。爐壁兩側(cè)表面溫度分別為900℃、60℃，求單位平壁面積的散熱量以及夾層溫度。小結(jié)1、傳熱的基本方式熱傳導(dǎo)、對(duì)流＆輻射2、傳熱速率方程式（傳