化工原理第三章传热思维导图

这是一篇关于化工原理第三章传热思维导图，包括：热传导辐射、传热换热器种类、传热过程计算、对流传热(见附图)。

化工原理 传热

• 热传导
  • 基本概念与傅里叶定律
    • 温度场和温度梯度
      • 温度场：任一瞬间物体或系统内各点的温度分布总和。数学表达式：t=f（x,y,z,θ）
      • 稳态温度场：温度场内各点的温度不随时间而变（稳态的一维温度场：物体内的温度仅沿一个坐标方向发生变化）
      • 非稳态温度场：温度场内各点的温度随时间而变
      • 等温面：温度场中同一时刻下相同温度各点所组成的面
      • 温度梯度：温度为（t+Δt）与t两相邻等温面之间的温度差Δt，与两面间的垂直距离Δn之比值的极限。
    • 傅里叶定律（热传导的基本定律）
      • 定义：表示通过等温表面的传热速率与温度梯度及传热面积成正比。
      • dQ=-λdS（dt/dn）
      • 负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反
  • 导热系数
    • 定义式：
    • λ金属固体>λ非金属固体>λ液体>λ气体
    • 导热系数表征物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一
    • 影响因素：（内因）物质的组成、结构、密度、（外因）温度、压强
    • 固体的导热系数：纯金属，温度升高，λ减小；非金属建材及绝热材料，密度增大，λ增大，温度升高，λ增大；大多数固体，线性关系
    • 液体的导热系数：水和甘油，温度升高，λ增大；大多数液态金属和非金属液体，温度升高，λ减小
    • 气体的导热系数：温度升高，λ增大，气体的导热系数很小，有利于保温、绝热。（玻璃棉）
  • 通过平壁的稳态热传导
    • 单层平壁
    • 多层平壁
      • 接触热阻：因两个接触表面粗糙不平而产生的附加热阻。
      • 影响因素：接触材料、表面粗糙程度、接触面的压力有关。 来源：接触热阻一般通过实验测定或凭经验估计。
      • 各层温差与热阻成正比。
      • 多层平壁热传导，总推动力为各层推动力之和，总热阻为各层热阻之和
  • 通过圆壁筒的稳态热传导
    • 单层圆筒壁
    • 多层圆筒壁
    • 平壁VS圆管壁
• 辐射传热
  • 热辐射
    • 定义：物体因热的原因引起的电磁波辐射
  • 特性
    • 具有反射、折射和吸收的特性，服从反射和折射定律，能在均一介质中作直线传播
    • 吸收率A：能全部吸收辐射能的物体, 即 A=1的物体，称为黑体
    • 反射率R：能全部反射辐射能的物体 , 即R=1的物体, 称为白体
    • 透过率D：能全部透过辐射能的物体, 即 D=1的物体, 称为透热体
  • 辐射能力E
    • 定义：物体在一定温度下，单位表面积、单位时间内所发射的全部辐射能(波长从0到⋀)， 单位W/㎡
    • 普朗克定律：
    • 斯蒂芬-玻耳兹曼定律 黑体：
    • 斯蒂芬-玻耳兹曼定律 灰体：
    • 斯蒂芬-玻耳兹曼定律 黑度：
    • 克希霍夫定律：
  • 两固体间的辐射传热
    • 实质：两灰体间的相互辐射
    • 影响因素：温度、几何位置、表面黑度、辐射表面间介质
  • 对流和辐射的联合传热
    • 空气沿粗糙壁面强制对流
    • 空气自然对流，T1<150℃
• 换热器种类
  • 管壳式换热器
  • 间壁式换热器
    • 管式换热器
      • 蛇管式
      • 管壳式
        • 固定管式
        • U型管式
        • 浮头式换热器
      • 套管式
    • 板式换热器
      • 夹套式
      • 板式
      • 螺旋式
    • 翅片式换热器
      • 翅片管式
      • 板翅式
    • 热管换热器
• 传热过程计算
  • 热量衡算
    • 无相变
    • 有相变
      • 饱和温度
      • 低于饱和温度
    • 总传热速率微分方程和总传热系数
      • 总传热系数微分方程
      • 总传热系数
  • 平均温度差法和总传热速率方程
    • 恒温传热时的平均温度差
    • 变温传热时的平均温度差
  • 总传热速率方程的应用
    • 传热面积的计算
    • 实验测定总传热系数K
    • 换热器的操作型计算
  • 传热单元数法
• 对流传热（见附图）