化工单元操作之 - 传热
2023-09-06 [ 192]

  01热力学第二定律

  当无外加功时,系统中热量总是自发地从温度较高的物体(部分)传递到温度较低的物体(部分)。

  因此,热传递产生的原因是由于物体内部或物体之间温度差的存在。

  传热方向:高温-低温;传热极限:温度相等;传热推动力:温度差。

  02传热的基本方式

  1、热传导

  传热机理:通过分子的热振动传递热量。

  特点:质点不发生宏观的相对位移。

  工业生产中存在于:接触良好的固体之间、换热器壁面、湍流流体的层流内层。

  2、热对流

  传热机理:通过流体质点间发生宏观相对位移而引起的热量传递。

  特点:流体质点互相混合、碰撞。

  按引起质点运动的原因:自然对流和强制对流。

  工业生产中,对流发生在固体面壁和流体之间,伴有热传导-对流传质或给热。

  3、热辐射

  传热机理:通过发射电磁波的形式向外辐射能量。

  特点:不需要任何介质,且伴随着能量形式的转换。

  只有温度较高时才能成为主要传热方式,

  注意:实际传热过程中三种方式结合进行。

  03工业上的换热方式

  1、 直接混合式换热

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  混合式换热是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。

  2、 间壁式换热

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  间壁式换热的特点是冷,热两流体被一层固体壁面(管或板)隔开,不相混合,通过间壁进行热交换。

  3、 蓄热式换热


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  蓄热式换热是工业常用的换热方式之一,利用固体填充物贮蓄热量以达到换热目的。当气体通过时,根据气体的温度高于或低于填充物的温度,可将热量传给填充物或从填充物吸取热量。

  04常用加热剂和冷却剂

  1、饱和蒸汽

  饱和水蒸汽是一种应用最广泛的加热剂,饱和水蒸汽冷凝时的传热系数很高,可以改变蒸汽的压强以准确地调节加热温度,饱和水蒸气温度超过180℃,就需要很高的压强,一般只用于加热温度在180℃以下的情况。

  2、烟道气

  燃料燃烧所得到的烟道气具有很高的温度,可以达到700-1000℃,适用于需要大袋高温度的加热。缺点是比热低,控制困难,传热系数低。

  3、水和空气

  水和空气是最常用的冷却剂,他们可以直接取自大自然,不必特别加工,水和空气相比,水的比热高,传热系数也很高,但空气的取得比水方便。


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