工程传热传质学(下册)PPT模板
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第四章 传热化工原理课件(包含所有考点)
r1 r0
t1
热传导热阻
令 dQ 0 dr0
对流传热热阻
t 2 tf
dQ 当r0 时， 0 dr0 故 Q 有极大值 dQ 当r0 时， 0 dr0 只有 r 时 ，增加保温层的厚度 0
才能使热损失减少
则 r0 ------临界半径 rc
15
4.2 热传导
假设：层与层之间接触良好，两个接触表面具有相 同的温度。
特点：通过每一层的 常数或q 常数 Q 推动力 热阻 三层平壁的热传导速率 方程式： Q qS t 2 t3 t3 t 4 t1 t 2 Q b1 λ1S b2 λ2 S b3 λ3 S t1 t 4
空气自 然对流 5~25 气体强 制对流 20~100 水自然 对流 20~1000 水强制对流 水蒸汽冷凝 有机蒸汽 冷凝 1000~15000 5000~15000 500~2000 水沸腾
2500~25000
24
4.3 对流传热概述
5、保温层的临界厚度
t1 t f 总推动力 Q ln r0 r1 1 总热阻 2L 2Lr0
Q
rc
r0
25
4.3 对流传热概述
6、对流传热机理
对流传热的温度分布情况图
26
4.3 对流传热概述
（一） 对流传热分析 1) 对流传热是借流体质点的移动和混合而完成的， 它和流体的流动状况密切相关。
2) 流体层流内层中的传热：流体流动过程中，由于 有层流内层的存在，在层流内层中流体是分层流动 的，相邻层间没有流体的宏观流动，因此在垂直于 流体流动方向上不存在热对流，该方向上的传热仅 为热传导，由于流体的导热系数较低，故该层的热 阻较大，即温度梯度较大。
t1
热传导热阻
令 dQ 0 dr0
对流传热热阻
t 2 tf
dQ 当r0 时， 0 dr0 故 Q 有极大值 dQ 当r0 时， 0 dr0 只有 r 时 ，增加保温层的厚度 0
才能使热损失减少
则 r0 ------临界半径 rc
15
4.2 热传导
假设：层与层之间接触良好，两个接触表面具有相 同的温度。
特点：通过每一层的 常数或q 常数 Q 推动力 热阻 三层平壁的热传导速率 方程式： Q qS t 2 t3 t3 t 4 t1 t 2 Q b1 λ1S b2 λ2 S b3 λ3 S t1 t 4
空气自 然对流 5~25 气体强 制对流 20~100 水自然 对流 20~1000 水强制对流 水蒸汽冷凝 有机蒸汽 冷凝 1000~15000 5000~15000 500~2000 水沸腾
2500~25000
24
4.3 对流传热概述
5、保温层的临界厚度
t1 t f 总推动力 Q ln r0 r1 1 总热阻 2L 2Lr0
Q
rc
r0
25
4.3 对流传热概述
6、对流传热机理
对流传热的温度分布情况图
26
4.3 对流传热概述
（一） 对流传热分析 1) 对流传热是借流体质点的移动和混合而完成的， 它和流体的流动状况密切相关。
2) 流体层流内层中的传热：流体流动过程中，由于 有层流内层的存在，在层流内层中流体是分层流动 的，相邻层间没有流体的宏观流动，因此在垂直于 流体流动方向上不存在热对流，该方向上的传热仅 为热传导，由于流体的导热系数较低，故该层的热 阻较大，即温度梯度较大。
第二章传热PPT课件
.
14
例：内径为25.4mm，外径为50.8mm的不锈钢管，其热 导率为21.63w/(m.k).外包厚度为25.4mm的石棉保温层， 其热导率为0.2423w/(m.k).管的内壁面温度为538℃，保 温层的外表面温度为37.8℃,计算钢管单位长度的热损失 及管壁与保温层分界面的温度。
解：r已 10.知 02/524 0.01m 2r72,0.05/028 0.02m 54, r3 r2b0.02 504 .025 04.05m 0λ 8121.6W 3 /(K m), λ 20.24W 23/(K m); T1538CT,337.8C。
H/V0.72 /1.5 13 L/d00.72 /1.5 13 2/0.01 5 /41.61
H1.61 V1.6 1 53 8 80 6w 6/m 22k
W1 s.6 1 0.010 5 .02k4/g .s2
33
2.2.8 沸腾传热
液体与温度高于其 饱和温度的壁面接 触被加热汽化、并 产生气泡的过程称 为液体沸腾或沸腾 传热。
2
定性尺寸： di 0.02m
（2）查取定性温度下的物性。
9 9.75k g/m3,8 0 .1 21 05p as,
Cp 4.17k4J/(kgk),
0.617 w/1(mk)
.
30
（3）计算水的对流传热系数
L 3 15060 di 0.02
Re
diu
0.021995.7 80.12105
2.49104
（1）单位管长的热损失Q/L
Q /L 2 π1( T T 3) 2 3.1 4 3.8 (7 )53 8 1 0W 86 1ln r21ln r3 1ln 0.0 215l4 n 0.0508
第4章传热-PPT精品
列管式换热器
2、间壁式换热和间壁式换热器
主要特点：冷热两种流体被一固体间壁所隔开， 在换热过程中，两种流体互不接触，热量由热流 体通过间壁传给冷流体。
设备：列管式换热器、套管式换热器。 适用范围：不许直接混合的两种流体间的热交换。
2、间壁式换热和间壁式换热器
冷、热流体通过间壁两侧的传热过程包括以下三个步骤： （1）热流体以对流方式将热量传递给管壁； （2）热量以热传导方式由管壁的一侧传递至另一侧； （3）传递至另一侧的热量又以对流方式传递给冷流体。
三、平壁的稳态热传导
1、单层平壁热传导
由傅立叶定律：
Q A dt
dx
Q
分离变量后积分，可得导热速率方程为：
t1
Q b A(t1 t2)
t2
Q
(t1
t2) b
t R
传热推 热阻
动
力
b
A
上式也可写为：
Q
q
A
b(t1
t2)
式中q为单位面积的导热速率，称为热流密度，单位为W/m2。
适用范围：使用不多，常用于高温气体热量的回 收或冷却。
四、 稳态传热和非稳态传热
稳态传热：传热系统中各点的温度仅随位置的变化而变化， 不随时间变化而变化。 特点：在同一热流方向上的传热速率为常量。
非稳态传热：传热系统中各点的温度不仅随位置不同而不 同，而且随时间发生变化。 连续生产过程中所进行的传热多为稳态传热。 在间歇操作的换热设备中或连续操作的换热设备处于开、 停车阶段以及改变操作条件时所进行的传热，都属于非稳 态传热。
2、多层平壁的热传导
在稳定传热时，通过串联平壁的导热速率
都是相等的。
工程热力学幻灯片(绪、1、2章)(上课)
B
Pg
H
压力的测量示意图
环境压力与标准大气压：环境压力指压力 表所处环境的压力(当地大气压力)
标准大气压 1atm=760mmHg 注意：当地大气压随时间、地点变化。一般认 36 为等于标准大气压（当h变化不大）。
3、比容和密度
pg
p
正压 大气压力B
都是描述系统内 工质稀密程度的宏观 物理量
H
B
处于平衡状态的系统有一种保持平衡 的趋势；对于不平衡的系统有一种达到平 衡的趋势。
41
平衡与稳定
稳定：参数不随时间变化
铜棒：稳定但存在不平衡势差，它的稳 定是靠外界影响来维持的。去掉外界影 响，则状态变化，直 到温度均匀为止 稳定不一定平衡
绝热，不受外界温度影响
但平衡一定稳定
42
平衡与均匀
平衡：时间上
24
例如：
m W 4 Q 2
1 开口系 1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
1
3
非孤立系＋相关外界 25 ＝孤立系
四、系统的内部状况（热力系统其它 分类方式）
均匀系
物理化学性质 非均匀系
单元系 其它分类方式 工质种类
多元系
单相
相态
多相
26
1、均匀系与非均匀系：系统内各部分的 化学成分和物理性质都均匀一致的系统， 称为均匀系。 2、单相系与复相系：由单一物相组成的 系统称为单相系。 3、单元系与多元系：由一种均匀的和化 学成分保持不变的物质组成的系统称为单 元系。（空气常可看作纯物质，属单元系 ）
凝 汽 器
给水泵
只交换功 既交换功 也交换热
传热导热传热导热教程PPT课件
z
t z
dxdydzd
在dτ时间内，微元体中内热源的发热量为：
【2】 qV dxdydzd
第33页/共63页
2.2 导 热
2、导热微分方程式
在dτ时间内，微元体中热力学能的增量为：
【3】= c t dxdydzd
代入上式整理简化得：
t
2t
c
x
2
2t y2
2t z 2
qV
c
或写成： t a2t qV
说明
在实际计算时，导热系数值常取物体两极端温度的算术平均值。即：
或： 4)气体的导热系数：表2-1
av
o
b t1
t2 2
av
o (1
t1
t2 2
)
大多数气体导热系数在0.0058～0.58w/m·℃,与气体的压力无关，随温度 的升高而增大。混合气体的导热系数不遵循加和法则，用实验测定。
第24页/共63页
第25页/共63页
2.2 导 热
1、导热的基本概念及定律
耐火、隔热和建筑材料的导热系数： 影响该类材料的导热系数的因素很多。有温度、材料的气孔率、湿度等，一般在 0.025～3.0w/m·℃。 温度升高，这类材料除镁砖外，其导热系数随之增大。工程上把λ<0.22W/m·℃的 材料称为绝热材料，它具有多孔结构。
2.2
1、导热的基本概念及定律
导热
温度场表示为
t f x, y, z,
上式的温度t不仅与坐标x、t、z有关，而且和时间t有关，即：
这样的温度场 分两种：
t 0
不稳定温度场
t 0 加热
冷却
t 0
第15页/共63页
2.2
传热和传质基本原理--传质理论 ppt课件
ppt课件
35
（5） 温度对扩散系数的影响
ppt课件
36
ppt课件
37
§3-6 流体和多孔介质中的扩散和扩散 系数
ppt课件
38
ppt课件
39
ppt课件
40
ppt课件
41
ppt课件
42
ppt课件
43
多孔介质中的弥散传质 The origin of dispersion（弥散）
Physically, a non-constant advecting velocity
D f x c ~ j x u ~ ij)f jku ~ iu ~jfu ~ kc ~f
(*)
(1 C r)c ~ u ~ jf u x i jf u ~ ju ~ if( c x jfjk u ~ k c ~ f) 0
ppt课件
48
Thus the last equation can be simplified as:
u j 0 x j
u ti xjuju i1 x p i xj
( u i uj) xj xi
c t xj
ujcxj
(Df xcj)
ppt课件
45
Volume-averaged macroscopic GEs
u j f 0 x j
uif t
xj
ujf
uif
1pf
f xi
microscopic equations reads the spatial deviation: u~ j 0 x j
D D u ~i t xj(u ~juif u ~iu ~j)1f x ~ pi xj( x u ~ij u ~ xij)
传热的基本原理和规律 ppt课件
5.1 传热过程概述
5.1.1 热传导及导热系数
5.1.2 对流
5.1.3 热辐射 5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及 换热器
传热的基本原理和规律
18
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
一、直接接触式换热和混合式换热器 二、蓄热式换热和蓄热器 三、间壁式换热和间壁式换热器√
传热的基本原理和规律
接触热阻 因两个接触表面粗糙不平而产生的附加热阻。 接触热阻包括通过实际接触面的导热热阻和
通过空穴的导热热阻（高温时还有辐射传热）。 接触热阻与接触面材料、表面粗糙度及接触
面上压力等因素有关，可通过实验测定。
传热的基本原理和规律
33
二、多层平壁的一维稳态热传导
接触热 阻
图5-5 接触热阻的影响
传热的基本原理和规律
19
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
动画22
图5-1 套管式换热器 1-内管 2-外管
传热的基本原理和规律
20
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
图5-2 单程管壳式换热器
动画21 1-外壳,2-管束,3、4-接管,5-封头,6-管
板,7-挡板,8-泄水池
传热的基本原理和规律
21
冷热流体（接触）热交换方式及换热器
或
Qt1 t2 t2 t3 t3 t4
b1
b2
b3
1S 2S 3S
传热的基本原理和规律
31
二、多层平壁的一维稳态热传导
三层平壁稳态热传导速率方程
Q
t1 t4
b1 b2 b3
1S 2S 3S
对n层平壁，其传热速率方程可表示为
Q t1 tn 1
bi
iS
四章传热ppt课件
才1/2成0/20为20 最主要的传热方式。
9
三、工业换热器
1、混合式换热器
冷水
特点：是依靠热流体和冷流体直
接接触和混合过程实现的。
优点：传热速度快、效率高，设 备简单，是工业换热器的首选类 型。
典型设备：如凉水塔、喷洒式冷 却塔、混合式冷凝器
废蒸气
适用范围：无价值的蒸气冷凝，
热水
或其冷凝液不要求是纯粹的物料
第四章 传热 ( Heat transfer )
本章学习要求：
1、掌握内容 传热基本方式、工业换热方式及适用范围；传热基本方程式及 其相关参数的计算方法；热量衡算及其应用；传热系数计算及 测定方法，设计计算与校核计算；强化传热的方法与途径。 2、理解内容 热负荷与传热速率间的关系，传热机理、传热膜概念，列管换 热器的选型方法。 3、了解内容 工业换热器的类型、结构、操作原理。
1、单层圆筒壁导热
• 化工生产中的导热问题大多是圆筒壁中的导 热问题。它与平壁导热的不同之处在于：
• 温度随半径而变；此时傅立叶定律应改写为
Q A dt
dr
• 圆筒壁的导热面积随半径而变，A＝2πrL。
1/20/2020
31
• 如图所示，由傅立叶定 律有：
Q (2 rL) dt
dr
1/20/2020
32
• 将上式分离变量，并根据边界条件积分。即：
• 积分得：
Q r2 dr 2L t2 dt
r r1
t1
Q 2 L(t1 t2 ) t1 t2 t
ln r2
ln(r2 r1) R
• •
式中
R ln(r2 r1)
2 L
r1
第六章传质基本概念ppt课件
n
c ci
i 1
c n p V RT
piV＝niRT
摩尔分数：
固体和液体：xA=cA/c
气体：
yA=cA/c
n
xi 1
i1
yA=pA/p n
yi 1
i1
例题10-1
• 温度为25℃和压力为10５Ｎ/m２的干空气主 要由下列两种组分组成：yO2＝0.21；yN2＝ 0.79。氧的摩尔质量为0.032kg/mol，氮的 摩尔质量为0.028kg/mol 。试确定:(1)氧和 氮的质量分数，(2)干空气的平均分子量。
§10-2 分子扩散概念
• 在静止的系统中， 由于浓度梯度而产 生的质量传递称为
分子扩散。
一、分子扩散速度和通量 1.分子扩散速度
混合气体中 存在浓度梯度
分子 扩散
破坏压 力平衡
气体的 整体移动
在扩散过程中要产生混合气体的整体流动
• 整体流动速度
• 混合气体的整体流动速度等于混合气体中
各组成气体速度的平均值 • 整体流动的质量平均速度 :
第二篇
传质学 Mass Transfer
• 简介
传质是指在两种或两种以上的组元构 成的混合物系中，如果其中各处浓度不同 (存在浓度差)时，则必发生减少浓度不均匀 性的过程，各组元将由浓度大的地方向浓 度小的地方迁移，即质量传递现象。
第十章 传质的基本概念
§10-1 传质的基本原理 §10-2 分子扩散概念 §10-3 对流传质
pTV
pTV
pTV
分压力pi
• 分压力(pi) : 在与混合物相同的温度的情况下, 每一种组成
气体都独自占据混合物相同的体积时,组成气体的压力
分压力pi
《化工原理传热》课件
导热问题的数学描述
导热问题的数学描述通常使 用偏微分方程，如热传导方 程。
解这些方程可以得到导热过 程中的温度分布、热流量等 参数。
通过建立数学模型，可以描 述导热过程中温度随时间和 空间的变化规律。
在实际应用中，还需要考虑 其他因素如边界条件、初始 条件等。
03
对流换热
对流换热基本概念
01
02
04
辐射换热
辐射换热基本概念
定义
01
物体通过电磁波传递能量的过程称为辐射换热。
辐射换热与物质属性
02
物体的辐射换热能力与其发射率、吸收率、反射率和透射率有
关。
辐射换热与温度
03
物体的辐射换热能力随温度升高而增强。
辐射换热计算方法
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
描述了物体在绝对黑体条件下辐射换热的规律。
发射率修正
02
它主要通过物质分子、原子或分子的振动和相互碰 撞进行热量传递。
03
热传导是三种基本传热方式之一，另外两种是热对 流和热辐射。
傅里叶定律
傅里叶定律是热传导的基本定 律，它描述了热传导速率与温
度梯度之间的线性关系。
公式为：q = -k * grad(T)， 其中q为热流密度，k为导热 系数，grad(T)为温度梯度。
传热方式
01
02
总结词：传热主要有三 种方式：热传导、热对 流和热辐射。
详细描述
03
04
05
1. 热传导是指热量在物 质内部通过分子、原子 等微观粒子的运动传递 热量。不同物质导热能 力不同，金属是良好的 导热体。
2. 热对流是指由于物质 宏观运动引起的热量传 递过程，如气体、液体 等流动过程中热量的传 递。对流换热在化工、 能源、动力等领域有广 泛应用。
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1．平面的分 子扩散传质
3．非稳态的 分子扩散传 质
第十四章传 质
§14-3等温下的对流扩散传 质
1．传质微 分方程
3．等温下受 迫湍流时的 对流传质
2．等温下受 迫层流时的 对流传质
4．等温质扩 散引起的自 然对流
第十四章传质
§14-5有传热耦合时的传质
1．水和恒温空气 平衡时的对流加湿
2
2．空气与恒温水 的对流增湿
2 2．渗透系 数
4．导热系
4 数和折合 热扩散系 数
第十二章多孔 介质的传热
§12-3多孔介质中的自然对 流
1．外热流引起封 闭空间内多孔介质
中的自然对流
01
02
2．内热源引起封 闭空间内多孔介质
的自然对流
第十二章多孔介质的传热
§12-4多孔介质中的受迫对流
1．流体在床层中沿横平板受迫层 流时的传热
a
1．横向绕 流圆柱体 或圆管时
的放热
b
2．有棱边 的非圆形 柱体的绕
流放热
c
3．流体绕 圆球流动
的放热
d
4．横向流 过管簇时
的放热
05 第十章相变传热
第十章相 变传热
0 1
§10-1物质的 相态变化
0 4
§10-4流动沸 腾
0 2
§10-2凝结
0 5
§10-5液滴蒸 发与喷雾冷却
0 3
§10-3池内沸 腾
2
§12-3多孔介质中的自然
3
对流
§12-4多孔介质中的受迫
对流
4
§12-5毛细压力和滞后现
5
象
§12-6多孔介质中的沸腾
与凝结
6
第十二章多孔介质 的传热
§12-7含湿多孔介质的冻结和融 化
第十二章多孔 介质的传热
§12-1多孔介质的宏观性质
1 1．孔隙率 3 3．含湿饱
和度
5 5．热湿迁 移性质
5．液体过冷度对池内 沸腾的影响
2．池内沸腾的沸腾曲 线
4．池内饱和膜沸腾与 最小极限热流负荷
第十章相变传 热
§10-4流动沸腾
1．受热时
1 通道中的 流型变化
3 3．流动饱 和核沸腾
5 5．流动膜 沸腾
2．过冷液
2 流的始沸 与过冷沸 腾
4．高干度
4 的流动沸 腾与临界 现象
06 第十一章换热器
§14-6自然 环境中的传
热传质
§14-4相际 传质
§14-5有传 热耦合时的
传质
§14-1费克 定律与质扩
散系数
§14-2等温 下的分子扩
散传质
§14-3等温 下的对流扩
散传质
第十四章传质
§14-7有化学变化 时的传热传质
第十四章传 质
§14-2等温下的分子扩散传 质
2．变截面积 的分子扩散 传质
1．竖
a
圆柱
2．斜平
b
板和横平
板
3．横
c
圆柱
d 4．球
5．简
e
要概括
第八章流体自由 运动时的放热
§8-4有限空间的自然对 流
a
1．竖通道（槽） 内表面的自然对流
2．封闭空间夹 层
b
第九章单相流体受迫运动时
04 的放热
第九章单相流体受迫运动时的 放热
§9-1流体流过管道时的放热过程 §9-2管内受迫层流时的放热 §9-3管内受迫湍流时的放热 §9-4横向绕流时的放热 §9-5冲击喷注
第十一章换热器
§11-1换热器基本类型的概述 §11-2换热器基本设计和选用的 热计算 §11-3换热器传热的平均温差 §11-4换热器的有效度和传热单 元数 §11-5回热器
07 第十二章多孔介质的传热
第十二章多孔介质的传热
§12-1多孔介质的宏观性
1
质
§12-2多孔介质中对流换
热的渗流分析模式
0 6
§10-6凝固和 熔化
第十章相变传热
§10-2凝结
1．膜层凝结与滴状 凝结
1
6．液滴表面上的蒸 气凝结
6
5．滴状凝结
5
2
2．竖表面的膜层凝 结放热
3．圆柱体和其它形
3
状与不同方位的固体
表面上膜层凝结放热
4
4．管内凝结
第十章相变传热
§10-3池内沸腾
1．液体的沸腾
3．池内核沸腾与最大 热流负荷
§8-6自由运动和受迫 运动的混合对流换热
第八章流体自由 运动时的放热
§8-1自然对流的相似准 数
1．自然对流 的特点
2．基本方程
3．相似分析
第八章流体自由 运动时的放热
§8-2竖平板的无界自然对 流
1．精确 解
2．边界 层近似分
析解
3．式准 数间的经
验
第八章流体自由运动时的放热
§8-3无限空间的自然对流
第十五章传热学个别专门领域的介绍
§15-1低温传热
0 1 1．低温导热与热绝缘
02
2．导热的波动学说及其实用进 展
0 3 3．界面现象（相际传热传质）与 “卡皮查”热阻
0 4 4．临临界状态区的对流换热
0 5 5．相变传热
3．热弥散的模拟与近壁函数
2．填充管内或填料塔中受迫流动 时的传热
4．有均匀内热源作用时填充竖管 中的混合对流
第十二章多孔 介质的传热
§12-6多孔介质中的沸腾与凝 结
1．多孔介质 中的液体池沸
腾
01
3 ． 多 孔 介 03 质中的蒸气
凝结
02 2 ． 多 孔 表 面和微槽中
的液体流动
沸腾
第十三章高速气流和稀薄气
第九章单相流体受迫运动时的放热
§9-1流体流过管道时的放热过程
01
1．管道流动概 述
02
2．管内受迫对 流换热总论
第九章单相流体受迫运动时的放热
§9-2管内受迫层流时的放热
1．定型纯层流流 动时的分析解
2．进口段的层流 放热
3．自然对流的影 响
第九章单相流体受迫运动时的放热
§9-4横向绕流时的放热
202x
工程传热传质学（下册）
演讲人
2 0 2 x - 11 - 11
01 前言
前言
02 目录
目录
第八章流体自由运动时的放
03 热
第八章流体自由运动时的放热
§8-1自然对流的相似 准数
§8-2竖平板的无界自 然对流
§8-3无限空间的自然 对流
§8-4有限空间的自然 对流
§8-5由离心力产生的 自然对流
08 体的传热
第十三章高速气流和稀薄气体的传热
§13-1气动加热
§13-2高速气流 可压缩连续流的 对流换热
§13-3稀薄气体 的对流换热
1．自由分子流 2．滑移流
§13-4发散冷却
§13-5重回大气 层的传热与烧蚀
09 第十四章传质
第十四章传质
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3．减湿
第十四章传 质
§14-7有化学变化时的传热传 质
1
1．气体作常物性处理
2
2．气体变物性的处理
第十五章传热学个别专门领
10 域的介绍
第十五章传热学个别 专门领域的介绍
§15-1低温传热
§15-2等离子体传热 和电磁场作用下的传 热
§15-3非牛顿流体传 热
§15-4生物传热
§15-5微尺度传热