化工原理清华大学传热PPT学习教案.pptx

【化工原理】传热是化工领域中的核心概念之一，它涉及到能量转换和物料处理的关键环节。本篇内容来自清华大学的传热PPT学习教案，主要介绍了传热的基本理论和工程应用。 传热分为几种基本方式：热传导、对流传热和热辐射。热传导是指在同一物体内部或两个直接接触的物体之间，由于温度差异导致热量从高温区域向低温区域传递的过程。对流传热则是流体（气体或液体）通过其内部的宏观流动将热量从一处传递到另一处，分为自然对流和强制对流两种形式。自然对流是由温度引起的流体质点密度差异导致的流动，而强制对流则是通过外部机械力（如泵或风机）驱动流体流动。热辐射是不依赖介质的热量传递方式，主要由物体的温度决定。 在对流传热中，传热膜系数α是一个关键参数，它反映了单位面积、单位温差下的热量传递速率。α受多种因素影响，包括流体的流动状态（层流或湍流）、引起流动的原因（自然对流或强制对流）、物性（如密度ρ、粘度μ、比热容cp以及体积膨胀系数β）、传热面的形状、大小和位置，以及是否存在相变。 对流传热系数的关联式是工程实践中计算α的重要工具，它通常涉及Nusselt数（Nu）、Reynolds数（Re）、Prandtl数（Pr）和Grashof数（Gr）。这些无量纲数反映了流体流动、热物理性质以及自然对流强度的关系。例如，对于管内强制对流，可以使用Nu-Re-Pr关系来估算α值。 对于圆形直管内的强制湍流，当流体粘度较低时，有一个经典的关联式：Nu=C*Re^n*Pr^m，其中C、n和m为经验常数，Re为Reynolds数，Pr为Prandtl数。这个关联式用于预测管壁附近的对流传热性能，对于加热过程和冷却过程，n值会有所不同。对于高粘度流体，情况会更复杂，可能需要考虑温度对粘度的影响，并可能需要引入校正因子。 在强制滞流情况下，流速分布不均匀，可能存在自然对流的影响，尤其是在入口段。这时，需要特殊的关联式或者修正方法来准确计算对流传热系数。对于垂直和水平放置的管道，自然对流的方向会改变传热效率，需要特别考虑。 传热是化工工程中不可或缺的一部分，理解和掌握传热理论及计算方法对于优化过程设计、提高能效至关重要。这份PPT教案提供了深入浅出的讲解和实例，是学习和研究化工传热的良好参考资料。