第五章传热过程基础 51传热过程导论 物体或者系统内部由于温度不同而使热量发生转移的过程, 称为热量的传递,简称传热。根据热力学第二定律,只要 有温度差就将有热量自发地从高温处传到低温处,因此传 热是自然界和工程技术领域中普遍存在的一种物理现象 5.1.1传热在化工生产中的应用8 化学工业与传热问题更为密切,无论是化学反应过程,还 是物理性操作过程,^几乎都伴有热量的引入或导出。因此, 传热是重要的化工单元操作之一,其应用主要包括以下几 方面: a11.加热或冷却流体,符合化学反应或单元操作的需要 Y POLYTE 2.对设备或管道进行保温、隔热,以减少热量(或冷量)损 失 3合理使用热源,进行热量的综合回收利用。1 2021年2月23日 OLYECHNIC UNIV 1/94
2021年2月23日 1/94 第五章 传热过程基础 5.1 传热过程导论 物体或者系统内部由于温度不同而使热量发生转移的过程， 称为热量的传递，简称传热。根据热力学第二定律，只要 有温度差就将有热量自发地从高温处传到低温处，因此传 热是自然界和工程技术领域中普遍存在的一种物理现象。 5.1.1 传热在化工生产中的应用 化学工业与传热问题更为密切，无论是化学反应过程，还 是物理性操作过程，几乎都伴有热量的引入或导出。因此， 传热是重要的化工单元操作之一，其应用主要包括以下几 1.加热或冷却流体， 2.对设备或管道进行保温、隔热，以减少热量(或冷量)损 失。 3.合理使用热源，进行热量的综合回收利用
eo512传热的基本方式 TECHN MONGOLIA 根据传热的机理不同,传热分为三种基本方式 5121.热传导(导热) MONGOL 定义:热量从物质中温度较高的部分传递到温度较低的部 分,或者从高温物质传递到与之相邻的低温物质的热量传 递现象 特点: INNER MIONGON √由于物质微观粒子的热运动而引起的热量传递,在传热方 向上无物质的宏观位移。 存在于固体、静止流体及滞流流体中。y VI O ZLISEAIN MONGOL IA 发生热传导的条件是有温度差存在,其结果是热量从高温 部分传向低温部分 NER MCNGOL IA 2021年2月23日 OLYTECHNIC UNIVERS 2/94
2021年2月23日 2/94 5.1.2 传热的基本方式 根据传热的机理不同， 5.1.2.1.热传导(导热) 定义：热量从物质中温度较高的部分传递到温度较低的部 分，或者从高温物质传递到与之相邻的低温物质的热量传 递现象。 特点： ✓由于物质微观粒子的热运动而引起的热量传递，在传热方 向上无物质的宏观位移。 ✓存在于固体、静止流体及滞流流体中。 发生热传导的条件是有温度差存在，其结果是热量从高温 部分传向低温部分
TECHN 从微观角度看,气体、液体、导电固体和非导电固体的机 理各不相同。八 气体:是气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。气 体分子的动能与其温度有关,高温区的分子运动速度比低 温区的大。热量水平较高的分子与热量水平较低的分子相 互碰撞的结果,热量就由高温区传递到低温区o 导电固体:有许多的自由分子在晶格之间运动,正如这些 自由电子能传导电能一样,它们也能将热量从高温处传递 到低温区。 在其平衡位置附近的振动)米实现的。物体中温度较高部分 1的分子,因振动而与相邻的分子相碰撞,并将热能的一部 分传递给后者。 R 般,通过晶格振动传递的热量比依靠自由电子迁移传递 的热量少,这就是良好的导电体也是良好导热体的原因 2021年2月23日 OLYTECHNIC UNIVE 3/94
2021年2月23日 3/94 从微观角度看，气体、液体、导电固体和非导电固体的机 理各不相同。 ✓气体：是气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果。气 体分子的动能与其温度有关，高温区的分子运动速度比低 温区的大。热量水平较高的分子与热量水平较低的分子相 互碰撞的结果，热量就由高温区传递到低温区。 ✓导电固体：有许多的自由分子在晶格之间运动，正如这些 自由电子能传导电能一样，它们也能将热量从高温处传递 到低温区。 ✓非导电固体：导热是通过晶格结构的振动(即原子、分子 在其平衡位置附近的振动)来实现的。物体中温度较高部分 的分子，因振动而与相邻的分子相碰撞，并将热能的一部 分传递给后者。 一般，通过晶格振动传递的热量比依靠自由电子迁移传递 的热量少，这就是良好的导电体也是良好导热体的原因
TECHN 液体:着 INNER MONGOL IA 令一种观点认为它定性地和气体类似,只是液体分子间 的距离比较近,分子间的作用力对碰撞过程的影响比C 气体大得多,因而更复杂。》 POLYTECH ☆另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体,即主 要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振动,只是振 动的平衡位置间歇地发生移动。 总的来说,关于导热过程的微观机理,目前仍不很清楚。 本章只讨论导热现象的宏观规律 INNER MONGOL IA OLYTECHNIC UNIVERSITY POLYTECHNIC 2021年2月23日 4/94
2021年2月23日 4/94 ✓液体： ❖一种观点认为它定性地和气体类似，只是液体分子间 的距离比较近，分子间的作用力对碰撞过程的影响比 气体大得多，因而更复杂。 ❖另一种观点认为其导热机理类似于非导电固体，即主 要依靠原子、分子在其平衡位置附近的振动，只是振 动的平衡位置间歇地发生移动。 总的来说，关于导热过程的微观机理，目前仍不很清楚。 本章只讨论导热现象的宏观规律
0512.对流对流)守 TECHN R MONGOLIA 定义:由于流体质点发生相对位移而引起的热量传递过程 特点: √流体各部分间产生相对位移》大 热对流只发生在流体中。 INNER MONGOL 产生对流的原因 NER MONGOL √由于流体内部温度不同形成密度的差异,在浮力的作用下 产生流体质点的相对位移,使轻者上浮,重者下沉,称为 自然对流:c 由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制运动,0 称为强制对流 RSITY R CECHNIC 流动的原因不同,热对流的规律也不同。在强制对流的同 时常常伴随有自然对流。 2021年2月23日 OLYTECHN 5/94
2021年2月23日 5/94 5.1.2.2.热对流(对流) 定义：由于流体质点发生相对位移而引起的热量传递过程 特点： ✓热对流只发生在流体中。 ✓流体各部分间产生相对位移 产生对流的原因 ✓由于流体内部温度不同形成密度的差异，在浮力的作用下 产生流体质点的相对位移，使轻者上浮，重者下沉，称为 自然对流； ✓由于泵、风机或搅拌等外力作用而引起的质点强制运动， 称为强制对流。 流动的原因不同，热对流的规律也不同。在强制对流的同 时常常伴随有自然对流