2016化工单元操作（高教版 朱建民主编）课件：模块三 传热操作

模块三 传热操作 《化工单元操作》 项目1 认识换热器 在化工生产中，常常需要对原料进行加热或冷却； 在化学反应中，需要及时移出或补充热量以保持最佳反应温度； 某些单元操作（如蒸发、蒸馏和干燥等）需要输入或输出热量，以保证操作的正常进行。 设备和管道的保温，生产过程中热量的综合利用及余热回收等都涉及传热问题。 换热器是用来进行物料之间热量传递的设备，它在设备投资和能量消耗方面均占有很大的比例。 实训任务 认识列管式换热器，熟悉其结构，并拆装管箱。 实训过程 初步认识——观察详细结构——拆装换热器管箱——察看材质——分析加工方式——察看安装方式 检查评价 学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。 一、换热器的分类 1．按其用途换热器分为哪几类？ 2．按其作用原理换热器分为哪几类？应用于什么场合？ 3．按传热面的形状和结构换热器分为哪几类？ 自学、讨论 1．列管式换热器（管壳式换热器） 是一种通用的标准换热设备，应用广泛，占主导地位。 特点：结构简单、坚固耐用、用材广泛、清洗方便、适用性强。 二、间壁式换热器结构 1．列管式换热器 多管程换热器：流体在管束内来回流过多次，改善换热器的传热。常见的有二、四管程。 在壳体内可安装折流挡板，使壳程流体造成扰动，以改善壳程传热。 1．列管式换热器 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 套管式换热器 自学、讨论 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 蛇管式换热器 自学、讨论 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 夹套式换热器 自学、讨论 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 螺旋板式换热器 自学、讨论 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 翅片式换热器 自学、讨论 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 平板式换热器 自学、讨论 2．对照实物或图片，各种换热器的结构、特点及适用场合。 板翅式换热器 自学、讨论 3．热管换热器 由热管束构成，中间用隔板把冷热流体隔开。传热元件是热管，它是在一根密闭的金属管内充以工作液，紧靠管内壁处装有纤维状多孔物质，称为吸液芯。 3．热管换热器 热管沿轴向分为三段：蒸发段、绝热段和冷凝段。在蒸发段，当热流体从管外流过时，热量通过管壁传给工作液，使其汽化；蒸气在压差作用下，沿管子轴向流动，在冷凝段向冷流体放出潜热而凝结；冷凝液在吸液芯内流回热端，再从热流体处吸收热量而汽化。如此反复循环，热量便不断地从热流体传给冷流体。 特点：结构简单，蒸汽流动阻力小，管壁温度均匀，工作可靠，使用寿命长。适用于气-气、气-液和液-液间的换热，应用范围广。 【作业】 复习题 项目2 测定套管式换热器的总传热系数 传热系数是描述传热过程强弱的物理量，传热系数越大，则传热效果越好。 总传热系数是评价换热器传热性能的重要参数，也是对传热设备进行工艺计算的依据。 实训任务 测定套管式换热器的传热数据，并计算传热系数。 实训过程 检查准备——开车——记录流量——传热操作及数据读取——停车 检查评价 学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。 一、传热的基础知识 传热的三种基本方式： 热传导：发生在固体内部或直接接触的物体之间 对流传热：利用流体质点在传热方向上的相对运动将热量由一处传至另一处。 辐射传热：不通过介质传热。 1．热传导（导热） （1）导热的基本定律——傅里叶定律 均匀固体组成的单层平壁， 导热速率可表示为传热推动力与传热阻力之比 在温度差一定时，提高导热速率的关键在于减小导热热阻。导热壁面越厚、导热面积和导热系数越小，其热阻越大。 多层平壁导热过程的导热速率： 【例3-1】某平壁厚0.4m，内、外表面温度为1500℃和300℃，壁材料导热系数 ＝0.815＋0.00076t[W/（m·℃）],求通过每平方米壁面的导热速率。 解 已知 t1=1500℃, t2=300℃ 壁的平均温度 ℃ 壁的平均导热系数为： W/（m·℃） 故