第四章传热
第四章 传 热
第四章传热 4.1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。 4.1.1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： (1)加热或冷却流体，符合化学反应或单元操作的需要。 (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
第四章 传 热 4.1 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。 4.1.1 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， (1) 加热或冷却流体，符合化学反应或单元操作的需要。 (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
4.1.2工业换热方式 化工生产中常见的热量交换方式分为： 4.1.2.1.直接混合换热法 冷、热两种流体直接进行接触，在混合过程中进行的热交换称 为直接混合式换热。这种换热方式方便有效，其设备结构也简单 常用于气体、液体的冷却和蒸汽的冷凝等。 4.1.2.2.蓄热式换热 冷、热两种流体交替地通过充填耐火砖等填料的蓄热室，利用 填料将热量储存起来由热流体传给冷流体，这种方式设备简单、 耐高温，缺点是体积大，且两流体难免存在混合，通常用于高温 气体换热。 4.1.2.3.间壁式换热 指冷热两种流体通过一固体壁面进行换热，这时两流体分别在 壁面两侧流动，热流体将热量传给固体壁面，再由壁面传给冷流 体，避免了两流体的混合，为化工中最常用的换热方式
4.1.2 工业换热方式 4.1.2.1. 冷、热两种流体直接进行接触，在混合过程中进行的热交换称 为直接混合式换热。这种换热方式方便有效，其设备结构也简单， 常用于气体、液体的冷却和蒸汽的冷凝等。 4.1.2.2. 冷、热两种流体交替地通过充填耐火砖等填料的蓄热室，利用 填料将热量储存起来由热流体传给冷流体，这种方式设备简单、 耐高温，缺点是体积大，且两流体难免存在混合，通常用于高温 气体换热。 4.1.2.3.间壁式换热 指冷热两种流体通过一固体壁面进行换热，这时两流体分别在 壁面两侧流动，热流体将热量传给固体壁面，再由壁面传给冷流 体，避免了两流体的混合，为化工中最常用的换热方式
4.1.3传热的基本方式 根据传热的机理不同，传热分为三种基本方式： 4.1.3.1.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。 仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起热量传 递的过程，称为热传导。 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
4.1.3 传热的基本方式 根据传热的机理不同， 4.1.3.1.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。 仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起热量传 递的过程，称为热传导。 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
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：有许多的自由电子在晶格之间运动，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
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：有许多的自由电子在晶格之间运动，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