傳熱是一種復(fù)雜現(xiàn)象。從本質(zhì)上來說,只要一個(gè)介質(zhì)內(nèi)或者兩個(gè)介質(zhì)之間存在溫度差,就一定會(huì)發(fā)生傳熱。我們把不同類型的傳熱過程稱為傳熱模式。物體的傳熱過程分為三種基本傳熱模式,即: 熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射,熱量從高溫向低溫的傳遞就稱為傳熱過程。
中文名稱 | 傳熱過程 | 方????式 | 熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射 |
---|---|---|---|
地????位 | 化工生產(chǎn)中重要,基本的過程 | 類????型 | 強(qiáng)化傳熱、削弱傳熱 |
1,化工生產(chǎn)中傳熱有兩種類型:
間歇傳熱 不穩(wěn)定的傳熱過程,有能量積累.
連續(xù)傳熱 穩(wěn)定傳熱過程,無能量積累,也
稱為定態(tài)傳熱過程
2,熱量傳遞的方式有三種:
熱傳導(dǎo)(導(dǎo)熱)conduction heating
物系中質(zhì)點(diǎn)不發(fā)生相對位移,僅借質(zhì)點(diǎn)(微團(tuán),分子,原子和自由電子)等微觀粒子的振動(dòng),自由電子的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行熱量傳遞的過程.典型的例子是固體的傳熱.
熱對流(對流) convection heating
物系中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移(質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng))進(jìn)行熱量傳遞的過程.對流發(fā)生有兩種情況:
自然對流 由于物系內(nèi)部溫度不同引起密度不同而使質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng).(Natural convection)
強(qiáng)制對流 借助外界機(jī)械攪拌或機(jī)械作用使質(zhì)點(diǎn)相 對移動(dòng).(Forced convection)
熱輻射 由于溫度不同,以場形式進(jìn)行熱量傳遞的過程(radiation)
1,冷,熱源(P210)
熱源:
電熱 應(yīng)用范圍廣,溫度范圍寬.
飽和水蒸汽 最常用,不超過180℃(1MPa)
煙道氣 700 ℃以上,傳熱慢,不易控制.
高溫載熱體 礦物油,熔鹽等,180 ℃ --540℃
冷源:
水,空氣,冷凍鹽水等
2,三種傳熱介質(zhì)的接觸方式(P206)
直接接觸式換熱 傳熱時(shí)兩種介質(zhì)接觸,混合
氣--氣,氣-液,氣-固
蓄熱式換熱 交替進(jìn)行,部分混合
氣-氣,氣-固
間壁式換熱 傳熱時(shí)兩種介質(zhì)不接觸,不混合
(最常用) 氣--氣,氣-液,氣-固
化工生產(chǎn)中,無論是化學(xué)過程 還是物理過程,幾乎都需要熱量的引入和導(dǎo)出.例如在絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)過程和物理過程都是在一定溫度下進(jìn)行的,為了使物系達(dá)到并保持指定的溫度,就要預(yù)先對物料進(jìn)行加熱或冷卻,并在很多過程進(jìn)行時(shí),也要及時(shí)取走過程放出的熱量或補(bǔ)充過程吸收的熱量.
傳熱是化工生產(chǎn)中的一個(gè)重要,基本的過程.
因此,傳熱操作也是化工生產(chǎn)中的一個(gè)重要的單元操作,傳熱設(shè)備在化工廠設(shè)備投資中占有很大比例.約1/4---1/3.
傳熱與熱力學(xué)是兩門學(xué)科,即有聯(lián)系又有區(qū)別.
熱力學(xué)- 研究物質(zhì)的平衡狀態(tài),確定系統(tǒng)從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N平衡狀態(tài)所需能量的總和.
傳熱學(xué)- 能量(熱量)的傳遞規(guī)律.
傳熱問題要將能量守恒與傳熱速率兩者結(jié)合解決.
在熱力學(xué)的絕熱過程中,如果內(nèi)能不變那么熵就不會(huì)改變。熵,熱力學(xué)中表征物質(zhì)狀態(tài)的參量之一,通常用符號(hào)S表示。在經(jīng)典熱力學(xué)中,可用增量定義為 dS=(dQ/T)可逆 ,式中T為物質(zhì)的熱力學(xué)溫度;d...
絕熱過程是指與外界沒有熱傳遞的過程由熱力學(xué)第一定律E=W+QE表示內(nèi)能,氣體溫度升高,E增大,因?yàn)槭抢硐霘怏wE只與溫度有關(guān)W表示做功,正值表示外界對氣體做功(體積減?。?,負(fù)值表示氣體對外做功(體積增大...
那是因?yàn)樵诩訜釙r(shí)水在沸騰的聲音。好處:第一,用熱水洗澡時(shí),全身汗毛孔擴(kuò)張,身體里面的臟東西隨著汗排出體外;第二,熱水使血液通暢,促進(jìn)了新陳代謝,使人精神爽快;第三,全身血管因洗熱水澡而擴(kuò)張,又因洗冷水...
1,強(qiáng)化傳熱 盡量使傳熱速率加快.
2,削弱傳熱 盡不傳熱,減少熱損失.
不論是什么目的,都要求掌握熱量傳遞的基本原
理和規(guī)律.
工業(yè)上用于傳熱過程的基本設(shè)備稱為換熱器.在化工生產(chǎn)中,最常見的是兩流體間的熱交換.
而且多是間壁式換熱,兩流體不接觸,不混合.
冷熱兩流體在傳熱是被固體壁面(傳熱面)所隔開,兩流體分別在壁畫兩側(cè)流動(dòng).
典型的換熱器有套管式換熱器和列管式換熱器. 最簡單的套管換熱由直徑不同的兩根同心管套在一起構(gòu)成.
兩流體傳熱時(shí),可有相變,也可無相變.無相變時(shí)傳遞的熱量主要是顯熱,有相變時(shí),主要是潛熱,同時(shí)也可能有顯熱.
根據(jù)熱力學(xué)第二定律,凡是有溫差存在的地方,就必須發(fā)生熱量的傳遞過程.傳熱過程的推動(dòng)力是溫度差,熱量傳遞和熱量衡算是傳熱計(jì)算的基礎(chǔ).
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準(zhǔn)確計(jì)算空調(diào)負(fù)荷是進(jìn)行地下建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),空氣和巖壁的對流換熱屬于第四類邊界條件,傳統(tǒng)編程計(jì)算十分復(fù)雜。本文使用Fluent軟件對洞室?guī)r壁的非穩(wěn)態(tài)傳熱進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)實(shí)例計(jì)算得出:間歇通風(fēng)條件下巖壁熱流通量達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間約為1個(gè)月,并比較了不同風(fēng)速和不同巖體材料時(shí),洞室壁溫和室溫隨時(shí)間的變化狀況,為深埋地下洞室?guī)r壁的熱負(fù)荷計(jì)算提供了參考。
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根據(jù)低溫調(diào)節(jié)閥的實(shí)際運(yùn)行工況,分析其各漏熱途徑。針對其漏熱情況,提出了多種減小漏熱量的措施。同時(shí),利用有限元軟件ANSYS模擬分析了低溫調(diào)節(jié)閥及改進(jìn)后的低溫調(diào)節(jié)閥在設(shè)計(jì)工況下的溫度場分布及其漏熱量,并對比分析。模擬分析顯示,低溫調(diào)節(jié)閥的內(nèi)管采用G-10CR材料后,其漏熱量降低了32%;低溫調(diào)節(jié)閥的外管焊接熱沉后,其漏熱量降低了43%。
傳熱過程綜合實(shí)訓(xùn)裝置能夠完成19項(xiàng)化工傳熱過程崗位操作技能訓(xùn)練,其中包括換熱器崗位操作技能訓(xùn)練、氣體輸送崗位操作技能訓(xùn)練、化工儀表崗位操作技能訓(xùn)練和過程控制崗位操作技能訓(xùn)練 。
傳熱過程綜合實(shí)訓(xùn)裝置具有故障設(shè)置功能,通過無線遙控器隱蔽發(fā)出故障干擾信號(hào),能使正常運(yùn)行的裝置出現(xiàn)真實(shí)異常現(xiàn)象,培訓(xùn)學(xué)員發(fā)現(xiàn)、分析、排除工業(yè)生產(chǎn)過程故障的技能。
傳熱過程綜合實(shí)訓(xùn)裝置提供數(shù)字通訊信號(hào)使DCS控制室的計(jì)算機(jī)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控。
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《傳熱過程與設(shè)備》在系統(tǒng)介紹傳熱過程機(jī)理的基礎(chǔ)上,分別詳細(xì)介紹了管式換熱器、板式換熱器,熱管換熱器,螺旋板式換熱器、蒸發(fā)器與余熱鍋爐的工和特性、設(shè)計(jì)原理、用途及評價(jià)。
《傳熱過程與設(shè)備》系統(tǒng)科學(xué)、通谷易懂,是一本具有實(shí)用價(jià)值的教材及技術(shù)參考書,適用于石油、化工、生物、制藥、食品、醫(yī)藥、機(jī)械等專業(yè)的大專院校教師、研究生及高年級本科生,同時(shí)對工程技術(shù)人員、研究設(shè)計(jì)人員也會(huì)有所幫助。
【學(xué)員問題】冷凝器的保養(yǎng)與傳熱過程的講解?
【解答】冷水機(jī)組四大部件之冷凝器保養(yǎng)講解:任何一臺(tái)冷水機(jī)配的冷凝器,使用時(shí)間一長,性能就會(huì)逐漸下降,其結(jié)果會(huì)使系統(tǒng)的冷凝壓力高于正常運(yùn)行時(shí)的冷凝壓力。為了不使冷凝器的性質(zhì)下降,需要定期對冷凝器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。
箱體冷水機(jī)組中使用的冷凝器主要有風(fēng)冷式冷凝器和水冷式冷凝器兩種。根據(jù)冷凝器的類型來清洗,其清洗水垢的方式也不一樣,這里講解的是常用的兩種冷凝器維護(hù)保養(yǎng):
1、風(fēng)冷式冷凝器是以空氣作為冷卻介質(zhì)的,由于空氣中常有灰塵,部分灰塵會(huì)粘結(jié)在冷凝器翅片的外表面上,時(shí)間長了,會(huì)使冷凝器的散熱效果變差,特別是環(huán)境比較惡劣的地方,因此應(yīng)該定期進(jìn)行清洗。清洗的方法是:單純的灰塵可以用壓縮機(jī)空氣等吹干凈,如果污物較多,應(yīng)采用無腐蝕作用的清洗劑清洗散熱管和翅片,達(dá)到改善散熱效果的目的。
2、對于水冷式冷凝器,主要是清除水垢的問題。清除周期依水質(zhì)而論,水質(zhì)差的至少每年清洗一次;水質(zhì)好的,可2~3年清洗一次。
小型水冷式冷水機(jī)配用套管式水冷冷凝器,可采用酸洗。具體的操作方法是:卸下冷凝器,放出積水,再向關(guān)內(nèi)注入10%的稀硫酸溶液,直到出水口有溶液流出位置。稀硫酸在冷凝器中停留20~30min后即可放出,如此反復(fù)兩三次,最后裝上冷卻水管與冷凝器的連接管,打開冷卻水閥沖洗10~20min,防垢和清洗工作即告結(jié)束。
冷水機(jī)組四大部件之冷凝器傳熱過程講解:我們經(jīng)常說到冷水機(jī)組的制冷換熱器,主要是指冷凝器和蒸發(fā)器,它們是制冷四大件中的兩大件,直接影響到系統(tǒng)吸熱和放熱的能力和效率。冷凝器和蒸發(fā)器都涉及到相變傳熱,這是這兩種制冷換熱器的一大特點(diǎn)。此外,一些制冷系統(tǒng)中還有中間冷卻器、過冷器等,其原理與一般換熱器相似。
對于冷水機(jī)組所配套用的冷卻水塔,它是大型集中式制冷系統(tǒng)不可缺少的水冷卻設(shè)備,雖然不能算是制冷換熱器,但確實(shí)參與了換熱,我們將它也歸納于此類。
那么,何為傳熱過程?在冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)中,進(jìn)入冷凝器中的高溫、高壓制冷劑蒸氣,被周圍環(huán)境中的空氣或冷卻水冷凝為液體;進(jìn)入蒸發(fā)器中的低溫制冷劑液體從周圍空氣或載冷劑中吸熱而氣化,從而使某一區(qū)域的溫度下降,達(dá)到制冷的目的。制冷劑與周圍流體通過管壁傳遞熱量的過程成為傳熱過程。
根據(jù)固體壁面的形式,在常用的制冷設(shè)備中的傳熱過程主要有三種,即通過平壁的傳熱過程、通過圓管的傳熱過程以及通過勒壁的傳熱過程。
1、平壁傳熱:當(dāng)傳熱壁面為一塊平板,或者可近似為一塊平壁時(shí),熱量從一側(cè)的高溫液體穿過壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)的低溫流體,就形成了通過平壁的傳熱。
2、圓管傳熱:在制冷系統(tǒng)的冷凝器和蒸發(fā)器中,大量使用了銅質(zhì)和鋼質(zhì)的傳熱管,所以通過圓管的傳熱是非常普遍的。
3、勒壁的傳熱:由傳熱方程可以看出,單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量不僅隨傳熱系數(shù)的增大而增大,而且也隨傳熱面的增大而增大。當(dāng)傳熱系數(shù)提高到一定程度并且很難再提高時(shí),可通過增大傳熱面額方法增加傳熱量,通常是在換熱壁上加工勒片或翅片。
以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時(shí)溝通、指正。