化工原理-传热

一、实验课程名称：化工原理二、实验项目名称：空气－蒸汽对流给热系数测定 三、实验目的和要求：1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。

2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。

3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。

四、实验内容和原理实验内容：测定不同空气流量下进出口端的相关温度，计算α，关联出相关系数。

实验原理：在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。

如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。

达到传热稳定时，有()()()()m m W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 －热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 －热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。

固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（4—3）计算，()()()22112211ln t t t t t t t t t t W W W W m W -----=- （4－3）式中：t W 1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃；t W 2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。

热、冷流体间的对数平均温差可由式（4—4）计算，()()12211221m t T t T ln t T t T t -----=∆ （4－4）δ TT W t Wt图4－1间壁式传热过程示意图当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定实验时，则由式（4－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数，()()MW p t t A t t c m --=212222α （4－5）实验中测定紫铜管的壁温t w1、t w2；冷空气或水的进出口温度t 1、t 2；实验用紫铜管的长度l 、内径d 2，l d A 22π=；和冷流体的质量流量，即可计算α2。

化工原理传热
传热是化工过程中重要的物理现象之一，它涉及能量的转移和分布。

传热可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。

传导是指热能在固体或液体中以分子间相互碰撞的方式传递。

在传导过程中，热量会从高温区域传递到低温区域，直到温度达到平衡。

对流是指热能通过流体的运动传递。

当物体表面受热时，周围的流体会被加热并膨胀，然后从热源处上升。

这导致了对流循环，使热量从热源传递到周围环境。

辐射是指热能以电磁波的形式传递，不需要介质来传递热量。

辐射可以通过空气、液体和固体传播，甚至可以在真空中传播。

辐射热传递取决于物体的温度和表面特性。

在化工过程中，传热是必不可少的。

传热的目的可以是控制温度以实现反应的理想条件，或者从一个系统中移除或向其输入热量。

为了实现有效的传热，可以采取以下措施：
1. 提高传热系数：通过增加传热表面积或提高传热介质的流速，可以增加传热系数，从而加快传热速度。

2. 减小传热阻力：通过改变传热介质的性质或减小传热介质的流通路径长度，可以减小传热阻力，提高传热效率。

3. 使用传热表面增强技术：如使用鳍片、流体分散剂或填料等
技术，可以增大传热表面积，从而提高传热效率。

4. 优化换热设备设计：通过合理设计换热设备的结构和组件，可以实现更高效的传热过程，并减少传热介质的能量损失。

化工过程中的传热是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。

通过合理选择传热方式和采取相应的措施，可以实现高效的能量传递和分布，从而提高化工过程的效率和质量。

化工原理（传热）传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。

由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，热就必定从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。

不管在能源、宇航、化工、动力、冶金、机械、建筑等工业部门，依旧在农业、环境爱护等其他部门中都涉及到许多有关传热的咨询题。

应予指出，热力学和传热学两门学科既有区别又有联系。

热力学不研究引起传热的机理和传热的快慢，它仅研究物质的平稳状态，确定系统由一种平稳状态变到另一种平稳状态所需的总能量；而传热学研究能量的传递速率，因此能够认为传热学是热力学的扩展。

热力学（能量守恒定律）和传热学（传热速宰方程）两者的结合，才可能解决传热咨询题：化学工业与传热的关系尤为紧密；这是因为化工生产中的专门多过程和单元操作，都需要进行加热和冷却。

例如：①化学反应通常要在一定的温度下进行，为了达到并保持一定的温度，就需要向反应器输入或从它输出热；②在蒸发、蒸馏、干燥等单元操作中，都要向这些设备输入或输出热：③化工设备的保温，生产过程中热能的合理利用以及废热的回收等都涉及传热的咨询题。

由此可见，传热过程普遍地存在于化工生产中，且具有极其重要的作用。

化工生产中对传热过程的要求经常有以下两种情形：一种是强化传热过程，如各种换热设备中的传热；②另一种是削弱传热过程，如设备和管道的保温，以减少热缺失。

为此必须把握传热的共同规律。

本章讨论的重点是传热的差不多原理及其在化工中的应用4．1．1 传热的差不多方式按照传热机理的不同，热传递有三种差不多方式：传导、对流和热辐射传热能够靠其中的一种方式或几种方式同时进行。

1．热传导（又称导热）若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（又称导热）。

热传导的条件是系统两部分之间存在温度差，现在热量将从高温部分传向低温部分，或从高温物体传向与它接触的低温物体，直至整个物体的各部分温度相等为止。

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。