传热的基本方式教案

范文一：传热的基本方式教案

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传热的基本方式教案

赵世强 08化工一班 0803021039

合肥学院化学与材料工程系合肥30022

摘要:传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。由于物体内或系统内的两部分之间的温度差而引起，净的热流方向总是由高温处向低温处流动。

关键词:传热，温度差，热传导，对流传热，辐射传热

引言

化学工业与传热的关系尤为密切，化工生产中的很多过程与单元操作都需要进行加热获冷却，而这些传热过程往往都是通过一定的换热设备来实现的。如何设计价格低廉、运行经济的换热设备以完成所要求的换热任务，是化学工程师经常遇到的问题。这就要求通晓热量传递的基本原理，又要求具有能够定量计算传递速率的能力。

1 热传导

热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的、温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。

特点:物质间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种传热方式。

1.1 傅立叶定律

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描述导热现象的物理定律为傅里叶定律，其数学表达式为

?t?dQq???k ?ndS

式中 Q——传热速率单位时间传递的热量，J/s;

q——热通量单位传热面积的传热速率，J/，矢量，方向为传热面?dQ的法线方向q?; dS

S——与导热方向垂直的传热面积;

负号表示q与温度梯度方向相反;

k——导热系数, 单位为W/。

物性之一:与物质种类、热力学状态有关

物理含义:代表单位温度梯度下的热通量大小，故物质的k越大，导热性能越好。

1.热导

率定义式:k??dQdS 单位温度梯度的热通量, W/ dtdn

k表征物质导热能力的大小，是物质的物性之一。

k金属非金属固体液气由实验测定，一般k金属?k非金属固体?k液体?k气体

1.2.1 气体的导热系数

a 随温度的升高而增大;

b 气体k 很小，对导热不利，但有利于保温、绝热;

c 混合物km??kyMiii?1nni ?yMi

i?13i

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1.2.液体的导热系数

液态金属的k比一般液体的要高大多数液态金属的k随T升高而减小。

在非金属液体中，水的最大。除水和甘油外，绝大多数液体的k 随T升高而略有减少,k纯液体溶液?k溶液。

溶液的k :km?0.9?aiki 或 km??aiki

1.2.固体的导热系数

纯金属:k随T升高而减小，随纯度升高而增大

非金属:k随?升高而增大，随T升高而增大

对大多数匀质的固体，k值与温度大致成线性关系，即

k?k0

热对流

对流传热是指由于流体的宏观运动，流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。流体中质点发生相对位移而引起热交换。对流传热仅发生在流体中，因此它与流体的流动状态密切相关。在对流传热时，必然伴随着流体质点间的热传导。

流体中产生对流的原因:

自然对流由于流体各部分温度的不均匀分布，形成

密度的差异，在浮升力的作用下，流体发

生对流而传热

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强制对流用机械能使流体发

生对流而传热。

流动的原因不同，对流传热的规律也有所不同。在同一种流体中，有可能同时发生自然对流和强制对流。

牛顿冷却定律——对流传热基本方程式 dQ?h?t dS

式中 h ——对流传热系数，单位W/;

?t——固体壁面与流体主体之间的温度差。

物理意义:表示当流体截面平均温度与壁面温度的值为1?时，单位时间通过单位传热面积的热量。

3. 热辐射

由于温度差而产生的电磁波在空间的传递过程称为辐射传热，简称热辐射。斯蒂芬—玻尔兹曼定律——描述热辐射的基本定律:

dQ??0TdS

式中 ?0——黑体的辐射系数，称为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，其值为

5.67?10?8W/;

T——黑体表面的绝对温度;

S——黑体的表面积。

该式只适用于绝对黑体，且只能应用于热辐射，而不适用于其他形式的电磁波辐射。

参考文献

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陈涛,张国亮.化工传递过程基础[M],第三版.北京:化学工业出版社,2010. 122-125

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范文二：传热的三种基本方式

传递过程原理

传热的三种基本方式

赵世强 08化工一班 0803021039

合肥学院化学与材料工程系合肥 230022 摘要:传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递过程。由于物体内或系统内的两部分之间的温度差而引起，净的热流方向总是由高温处向低温处流动。

关键词:传热，温度差，热传导，对流传热，辐射传热

引言

1 热传导

热量从物体内部温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之相接触的、温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。特点:物质间没有宏观位移，只发生在静止物质内的一种传热方式。 1.1 傅立叶定律

描述导热现象的物理定律为傅里叶定律，其数学表达式为

dQt,,, qk,,,,,ndS

Js/式中 ——传热速率单位时间传递的热量，; Q

2q——热通量单位传热面积的传热速率，，矢量，方向为传热面Jms/(),

dQ,,q,的法线方向; dS

S——与导热方向垂直的传热面积;

负号表示q与温度梯度方向相反;

k——导热系数, 单位为WmK/(),。

物性之一:与物质种类、热力学状态(T、P)有关

传递过程原理

物理含义:代表单位温度梯度下的热通量大小，故物质的越大，导热性k能越好。

1.2 热导率(导热系数)

dQdS定义式: 单位温度梯度的热通量, Wm/(K),k,,dtdn

k表征物质导热能力的大小，是物质的物性之一。

k金属非金属固体液气由实验测定，一般 kkkk,,,金属非金属固体液体气体

1.2.1 气体的导热系数

a 随温度的升高而增大;

b 气体k 很小，对导热不利，但有利于保温、绝热;

n13kyM,iii,i1c 混合物 ,kmn13yM,ii,i1

1.2.2 液体的导热系数

液态金属的k比一般液体的要高大多数液态金属的k随T升高而减小。

在非金属液体中，水的最大。除水和甘油外，绝大多数液体的k 随T升高而略有减少,。 kk,纯液体溶液溶液

k溶液的 : 或 kak,0.9kak,,,miimii

1.2.3 固体的导热系数

kT纯金属:随升高而减小，随纯度升高而增大

kT非金属:,随升高而增大，随升高而增大

k对大多数匀质的固体，值与温度大致成线性关系，即

kkt,，(1), 0

2 热对流(又称对流)

传递过程原理

流体中产生对流的原因:

自然对流(natural convection)由于流体各部分温度的不均匀分布，形成

密度的差异，在浮升力的作用下，流体发

生对流而传热

强制对流(forced convection) 用机械能(泵、风机、搅拌等)使流体发

生对流而传热。

流动的原因不同，对流传热的规律也有所不同。在同一种流体中，有可能同时发生自然对流和强制对流。

牛顿冷却定律——对流传热基本方程式

dQ ,ht dS

2h式中 ——对流传热系数，单位; WmK/(),

t ——固体壁面与流体主体之间的温度差。

物理意义:表示当流体截面平均温度与壁面温度的值为1?时，单位时间通过单位传热面积的热量。

3. 热辐射(又称辐射)

由于温度差而产生的电磁波在空间的传递过程称为辐射传热，简称热辐射。斯蒂芬(Stefan )—玻尔兹曼(Boltzmann )定律——描述热辐射的基本定律:

dQ4,, T0dS

式中 ——黑体的辐射系数，称为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，其值为,0

,824; 5.6710/()，,WmK

T ——黑体表面的绝对温度;

S ——黑体的表面积。

该式只适用于绝对黑体，且只能应用于热辐射，而不适用于其他形式的电磁波辐射。

参考文献

陈涛,张国亮.化工传递过程基础[M],第三版.北京:化学工业出版社,2010. 122-125

范文三：传热过程有哪三种基本方式

1 第6章传热 1、传热过程有哪三种基本方式, 答:(1)间接换热，(2)直接换热，(3)蓄热式换热。 2、传热按机理分为哪几种,答:(1)热传导，(2)热对流，(3)热辐射。 3、物体的导热系数与哪些主要因素有关,答:与物体材料的组成、结构、温度、湿度、压强及聚集状态等因素有关。 4、流体流动对传热的贡献主要表现在哪儿,答:流体在垂直于传热方向上的流动，可以增加传热方向上的温度梯度，尤其是湍流时，使得传热方向上的温度梯度仅存在于流动边界层内，故温度梯度数值有很大的增加，根据傅立叶热传导定律可知，在温度梯度方向上的传热速率有了很大增加。流体在平行于传热方向上的同向流动对于传热的作用是明显的，流体的质点运动携带了热量，使得传热速率可有很大增加。 5、自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热,答:将加热面水平方向置于底部，加热面水平方向置于顶部，有利于自然环流。 6、液体沸腾的必要条件有哪两个,答:(1)达到一定的过热度，(2)有利于形成较多的气泡核心。 7、工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作,为什么,答:应在什么核状沸腾状态下操作，因为此

、沸腾给热的强化可以从哪两方状态下，对流传热系数大，操作状态安全稳定。 8

面着手,答:(1)加热表面，易于形成更多的汽化核心，(2)沸腾液体，在液体中加入少量的添加剂改变沸腾液体的表面张力。 9、蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体,答:在冷凝液膜表面上的不凝性气体膜，导热系数很小，热阻值大，直接影响蒸汽冷凝传热速率，故应定期排放不凝性气体。 10、为什么低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式,答:根据斯蒂芬-波尔茨曼定律，物体对外辐射能量的总能力E与其绝对温度的4次方成正比，故在物体处于低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式。 11、影响辐射传热的主要因素有哪些,答:(1)高温物体绝对温度的4次方与低温物体绝对温度的4次方之差，(2)高温物体的黑度值及低温物体的黑度值，(3)高温物体与低温物体的位置关系。 12、为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数,答:(1)核状沸腾状态时，加热壁的温度tw 已经达到了一定的过热度，与壁面相接触的液体很容易汽化，很多的气泡很自然容易上浮，这样刚与壁面相接触的液体又发生汽化。在壁面与相接触的液体之间的传热，热阻值很小，则表现为对流给热系数很大;(2)蒸汽冷凝时，蒸汽与被加热壁面之间的传热，热阻就是由冷凝液的膜中产生，膜很薄，故热阻值很小，则表现为对流给热系数很大。无相变时的对流传热热阻发生在层流底层中，由于在一般情况下层流底层比冷凝液的膜厚许多，故其热阻值大许多，对流给热系数小许多。 13、有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶，陶壶中水温下降比银壶中的快，为什么,答:因为两壶置于空气中，首先主要以热辐射的方式对外界空气散热。陶瓷材料的黑度数值大，银材料的黑度数值小，故在水温降低的初始阶段，陶瓷壶对外辐射传热速率更快，则水温降得更快。但是，在水温降低到较小的数值后，则会出现相反的状态，因为辐射传热速率均已经很小了，则应考虑通过壶壁材料的热传导速率了。银材料的导热系数较陶瓷材料的要大，而银壶的壁厚较陶瓷壶的要薄，故导热热阻小，热传导速率更快。 14、若串联传热过程中存在着某个控制步骤，其含义是什么,答:说明在这个步骤中热阻值最大，并且比其他步骤中的热阻值大许多。 15、传热基本方程式推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些,答:(1)定常态换热，两种流体的热容流率不变，(2)逆流换热，(3)无热损失。 16、

一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133oC的饱和蒸汽可将油从40oC加热至80oC 。若欲增加50的油处理量，有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80oC ，这个方案是否可行,答:(1)换热器中的总传热系数K约等于油侧的对流传热系数。若串联同样一台换热器，在每台换热器中的总传热系数K是原来的1.50.8倍，换热面积A是原来的2倍，若保持油的出口温度不低于80oC ，串联换热器的平均传热温度差与原来相同，故串联换热器的换热速率是原来的766.225.18.0倍。而流量增加后换热负荷是原来的1.5倍，故这个方案可行。(2)若并联同样一台换 2 热器，每台换热器中油的流速是原来的25.1倍，每台换热器中的总传热系数K是原来的794.025.18.0，换热面积A是原来的2倍，若保持油的出口温度不低于80oC ，串联换热器的平均传热温度差与原来相同，故并联换热器的换热速率是原来的588.12794.0倍，仍然略大于所要求的换热负荷增加的比值，故这个方案亦可行。从上述两种的压降来考虑，并联换热器的压降会更小。 17、为什么一般情况下，逆流总是优于并流,并流适用于哪些情况,答:(1)在同样的T1 、

t1 、t2四个数值时，计算所得到的平均传热温度差值，逆流时的大于并流时T2 、

的。平均传热温度差值大，完成同样的换热量所需要的换热面积小，节省换热设备费用。(2)逆流换热时，热流体的出口温度T2可以比冷流体的出口温度t2更低，若是以流体被加热为目的，可以节省加热剂的需要量;若是以流体被冷却为目的，可以节省冷却剂的需要量。当然，流体之间进行充分的换热，这意味着换热面积的增

、解决加。(3)并流换热适用于对于冷流体的加热需要严格控制温升的情况。 18非定态换热问题的基本方程是哪几个,答:(1)假设任何时刻的热流密度q与加热面位置无关，tTKq，(2)总传热系数K与加热面位置、加热时间无关，K的表达式同定态传热时的表达式，(3)在d时间段内作热量衡算，AdtTKdtmCp 。 19、在换热器设计计算时，为什么要限制8.0??,答:为了保证较大的传热温度差，以节省换热面积。第7章蒸发 1、蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些,答:(1)浓溶液在沸腾汽化过程中，常在加热表面上析出溶质而形垢层，使传热过程恶化。(2)溶液的性质(如热敏性、粘性)往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求。(3)溶剂汽化需要大量热量，是大量耗热的过程。 2、提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪,降低单程汽化率的目的是什么,答:提高蒸发器内液体循环的速度有利于增加该流体侧的对流传热系数，从而增加总传热系数，提高蒸发器的生产强度。降低单程汽化率的目的是避免溶液粘度过度增加及结垢，而影响正常的液体循环，影响传热速率，从而影响生产强度指标。 3、为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域,答:尽可能多地与加热管相接触，获得热量，增加蒸发量。 4、提高蒸发器生产强度的途径有哪些,答:蒸发器生产强度的表达式为tKAQU，提高蒸发器生产强度的途径有:(1)提高蒸发器内液体循环速度，增加该流体侧的对流传热系数，从而增加总传热系数，(2)避免溶液粘度过度增加及结垢，(3)提高加热的温度差，多效蒸发的效数不宜太多，减小效与效之间温度差的损失。 5、试分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。设原料液浓度、温度，完成液浓度，加热蒸汽压强及冷凝器操作压强均相等。答:(1)单效蒸发器的间歇蒸发将原料一次性投放入蒸发器中，受热后液体循环速度大，传热系数大，(2)在蒸发初期溶液的浓度低，沸点温度低，传热温度差大，故应是间歇蒸发的生产能力更大。 6、多效蒸发的效数受哪些限制看穑海?)效数愈多，效与效之间温度差的

损失愈多，生产强度愈低，(2)效数愈多，设备费用愈多，经济性变差。 7、试比较单效与多效蒸发之优缺点,答:(1)单效蒸发的生产强度大，设备费用低。但是，生产能力小，生蒸汽利用的经济性差。(2)多效蒸发生蒸汽利用的经济性高，生产能力大。但是，生产强度小，设备费用高。

范文四：传热过程有哪三种基本方式

第六章传热

问题1. 传热过程有哪三种基本方式?

答1(直接接触式、间壁式、蓄热式。

问题2. 传热按机理分为哪几种?

答2(传导、对流、热辐射。

问题3. 物体的导热系数与哪些主要因素有关?

答3(与物态、温度有关。

问题4. 流动对传热的贡献主要表现在哪儿?

答4(流动流体的载热。

问题5. 自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热? 答5(加热面在下，制冷面在上。

问题6. 液体沸腾的必要条件有哪两个?

答6(过热度、汽化核心。

问题7. 工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作? 为什么?

答7(核状沸腾状态。

以免设备烧毁。

问题8. 沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手?

答8(改善加热表面，提供更多的汽化核心;沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9. 蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体?

答9(避免其积累，提高α。

问题10. 为什么低温时热辐射往往可以忽略, 而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式? 答10(因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。

问题11. 影响辐射传热的主要因素有哪些?

答11(温度、黑度、角系数(几何位置)、面积大小、中间介质。问题12. 为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数, 答12(?相变热远大于显热;?沸腾时汽泡搅动;蒸汽冷凝时液膜很薄。问题13. 有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银

壶中的快，这是为什么,

答13(陶瓷壶的黑度大，辐射散热快;银壶的黑度小，辐射散热慢。问题14. 若串联传热过程中存在某个控制步骤, 其含义是什么? 答14(该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。问题15. 传热基本方程中, 推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些? 答15(K、qCp、qCp沿程不变;管、壳程均为单程。 m11m22

问题16. 一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133?的饱和蒸汽可将油从40?加热至80?。若现欲增加50%的油处理量，

有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80?，这个方案是否可行,

答16(可行。

问题17. 为什么一般情况下, 逆流总是优于并流? 并流适用于哪些情况? 答17(逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。问题18. 解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个?

答18(传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。

问题19. 在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于0.8,

答19(当Ψ?0.8时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。

范文五：工程竞标的基本方式有哪些

工程竞标的基本方式有哪些,

一、公开招标

公开招标又称无限竞争性招标，招标中投标单位的数量不受限制，凡符合规定条件的承包商都可自愿参加投标。公开招标使招标单位(业主)有较大的选择范围，可在众多的投标单位之间选择报价较低(或工期较短)、信誉较好的承包商。这种方式更有利于开展全面竞争，打破垄断和地方保护主义，能促使承包商努力提高工作质量、缩短工期和降低造价。但这种招标方式使得业主(或招标单位)的工作量较大，招标费用增多;同时由于投标单位较多，投标的社会成本增大，投标单位资格上参差不齐(有些单位经验丰富，但财务实力差;有些单位财务实力强，但技术力量不够)，又会加大评标难度。另外，公开招标由于投标单位数量较多，更容量产生低价抢标的现象，影响建筑市场的公平竞争。

二、邀请招标

邀请招标又称有限竞争性招标。招标中投标单位的数量要受到限制，通常为5~8家，最多不超过10家单位。招标前，业主事先对投标单位进行资格预审，在此基础上建立投标单位候选人名册，招标中分别根据各标段的特点有选择地邀请几家承包单位参加投标。被邀请的投标单位通常是业绩、施工技术力量、财务状况等方面处于同一水平的单位，而且都能胜任工程施工，因此，业主评标中要看投标单位的报价(类比价)是否具有竞争力。这种招标方式不仅满足了公平竞争的要求，降低了招标费用和投标的社会费用，而且大大减少了评标的难度，增加了评标的客观公正性。这种招标方式在国际招标中很流行。

另有一种邀请招标称为排他性招标。被邀请的投标单位不是经过公开资格预审后选择的，而是为了排斥某些单位、地区保护、工程性质特殊(只有少数单位胜任)或工程保密等考虑而由业主确定的。这种方式限制了自由竞争，违反了机会均等原则，不利于建立统一、开放、竞争有序的建筑市场。

三、议标

是指不通过公开招标或邀请招标，而由建设单位或其代理人直接邀请某一承包商进行协商，达成协议后将工程任务委托其完成的招标方式。如果第一家协商不成，可另外邀请一家，直到达成协议为止。这种方式只有在工程性质特殊、内容复杂、工期紧、规模小的工程中采用。

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