最新化工原理-第五章-传热过程与传热设备
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第五章传热1.一立式加热炉炉墙由厚150mm的耐火材料构成,其导热系数为λ1=1.3W/(m·K),其内外表面温度为ll00℃及240℃,试求通过炉墙损失的热量(W/m2);若外加一层25mm,λ2=0.3W/(m·K)的绝热材料,并假定炉内壁温度仍为1100℃,而热损失降至原来的57%,求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。
解:q='q='=q解'=q解得:'2t=609.8℃2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成,耐火砖里侧温度为900℃,普通砖外侧温度为50℃,各层厚度分别为:耐火砖140mm,绝热层(石棉灰)20mm,普通砖280mm;各层导热系数:λ1=0.93W/(m·K),λ2=0.064W/(m·K),λ3=0.7W/(m·K)。
(1)试求每m2炉墙的热损失;(2)若普通砖的最高耐热温度为600℃,本题条件下,是否适宜?解: (1)2332211419.9847.028.0064.002.093.014.050900m W b b b t t q =++-=++-=λλλ(2)2333439.9847.050m W t t t q =-=-=λ 解得:3t =444℃ 适宜3.用平板法测定某固体的导热系数,试件做成圆形薄板,直径d =120mm ,厚度为δ,与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。
所传递的热量(一维导热)0.96A ,电压为t 2=30℃;由于安),试求: (1)差。
2.67 W /(m·K)。
(2) 解:Q A =0113.0⨯λλA解得:))/((236.34K m W ⋅=δλ 不忽略空气缝隙的影响:08.580113.067.2101.01078.3101.030180323221141=⨯+⨯+⨯⨯-=++-=---λδλδλλA b A b t t Q解得:))/((778.37K m W ⋅=δλ 相对误差:%4.9%100778.37778.37236.34-=⨯-δδδ(2)如果计入辐射传热,导热速率Q 应减小,得出的导热系数应减小,所以上题的误差将减小。
化工原理传热
传热是化工工程中非常重要的一个环节。
它在诸多化工过程中起着至关重要的作用。
传热的目的是将热量从一个物体或介质传递到另一个物体或介质中,以实现热量的平衡。
常见的传热方式有传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子碰撞传递。
当两个物体的接触表面存在温度差异时,热量会从高温区域向低温区域传导。
传导的速率取决于物质的导热性能、温度差和物质的厚度及表面积。
对流是指热量通过介质的流动传递。
当液体或气体流经固体表面时,会带走固体表面的热量,然后将其释放到其他地方。
对流的速率取决于介质的流速、流动性质、热交换表面积和温度差。
辐射是指发射和吸收电磁辐射传递热量。
所有物体都会辐射热能,其强度与物体的温度和表面特性有关。
辐射的速率取决于温度差、辐射表面的特性和表面积。
在化工过程中,传热通常与反应、分离和加热等操作密切相关。
通过合理设计和优化传热设备,可以提高化工过程的效率和产量。
例如,在化工反应过程中,提供适当的传热方式和设备,可以加快反应速率和提高产品质量。
在化工分离过程中,通过传热可以实现不同组分的分离和纯化。
在加热过程中,传热设备可以提供所需的加热功率和温度控制。
综上所述,传热在化工工程中起着重要的作用。
通过合理选择和设计传热设备,可以提高化工过程的效率和产量,同时实现能量的合理利用。
第一节概述一、传热过程在石油加工和石油化工中的应用传热就是热量传递过程。
因为石油加工和几乎所有的化工过程都是在一定的温度和压力下进行的,因此不论是原料、中间产品,还是产品.都要根据生产工艺要求,进行加热和冷却。
如原油在365℃左右进行常压蒸馏,重油在405℃左右进行减压蒸馏(其真空度为720mmHg左右),经过蒸馏所得到的汽油、煤油、柴油等产品又要冷却到25~40℃左右;再如氮肥生产中,氮气与氢气的混合气体要在一定压力和500℃左右的高温才能在催化剂的作用下合成氨,而氨与未反应的氮气、氢气的分离,则需要经过冷却与冷凝把混合气中的氨以液体形式分离出来。
可见,传热过程在石油加工和化工过程中的应用十分广泛。
除了生产中原料和产品的加热和冷却外,还常常将生产中排出的高温气体或液体中的热量通过换热加以回收利用;再有一些高温设备和管道的保温以及低温设备和管道的隔热,目的是消弱和抑制热量的传递。
这些都是为了节约能源和维持操作稳定进行。
因此,传热过程在石油加工和化工生产中占有很重要的地位。
此外,人们日常生活也与传热过程密切相关。
化工中的传热过程,常常是在冷流体与热流体之间进行的。
冷、热流体有三种基本的接触方式:即直接混合式、间壁式及蓄热式二、工程上常用的换热方法1.混合式的换热混合式换热是冷、热两流体在直接接触和混合中进行的。
例如,乙醇水溶液的精馏塔,塔釜中液体可以采取间接蒸汽加热,也可采用直接蒸汽加热。
当采用直接蒸汽加热时,即把蒸汽直接通入釜内液体中,用蒸汽冷凝放出的热量来加热液体。
生产中常用的混合式换热器有凉水塔、湿式混合冷凝器等。
由此可见,混合式换热方法仅适用于无须回收的蒸汽冷凝,或其凝液不要求很纯的物料,允许冷热两种流体直接接触混合的场合。
混合式换热具有传热速度快、效率高、设备简单等优点。
2.蓄热式换热蓄热式换热器又称蓄热器,蓄热式换热就是在蓄热器中进行,如图5-2所示。
蓄热器内装有耐火砖之类的蓄热介质(填充物)。
“化工原理”第五章传热复习题一、填空题2.(2分)某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kW/(m2.K)).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m/s时,此时传热系数α=_____________.6.(2分)实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、__________________.7.(2分)热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________.16.(2分)对流传热中的努塞特准数式是______, 它反映了______________。
17.(2分)对流体传热中普兰德准数式为_______, 它反映了____________________。
20.(2分)用冷却水将一定量的热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时,采用两种方案比较,方案Ⅰ是令冷却水终温为30℃,方案Ⅱ是令冷却水终温为35℃,则用水量W1__W2,所需传热面积A1___A2。
21.(2分)列管式换热器的壳程内设置折流挡板的作用在于___________________,折流挡板的形状有____________________,____________________等。
22.(5分)在确定列管换热器冷热流体的流径时,一般来说,蒸汽走管______;易结垢的流体走管______;高压流体走管______;有腐蚀性流体走管______;粘度大或流量小的流体走管______。
23.(2分)列管换热器的管程设计成多程是为了________________________;在壳程设置折流挡板是为了______________________________________。
25.. 当水在圆形直管内作无相变强制湍流对流传热时,若仅将其流速提高1倍,则其对流传热系数可变为原来的_________倍。