化學(xué)工業(yè)與傳熱的關(guān)系尤為密切,化工生產(chǎn)中的很多過程與單元操作都需要進(jìn)行加熱獲冷卻,而這些傳熱過程往往都是通過一定的換熱設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。如何設(shè)計(jì)價(jià)格低廉、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的換熱設(shè)備以完成所要求的換熱任務(wù),是化學(xué)工程師經(jīng)常遇到的問題。這就要求通曉熱量傳遞的基本原理,又要求具有能夠定量計(jì)算傳遞速率的能力。
1 熱傳導(dǎo)
熱量從物體內(nèi)部溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分或者傳遞到與之相接觸的、溫度較低的另一物體的過程稱為熱傳導(dǎo),簡稱導(dǎo)熱。
特點(diǎn):物質(zhì)間沒有宏觀位移,只發(fā)生在靜止物質(zhì)內(nèi)的一種傳熱方式。
1.1 傅立葉定律
描述導(dǎo)熱現(xiàn)象的物理定律為傅里葉定律,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
1.2 熱導(dǎo)率(導(dǎo)熱系數(shù))
1.2.1 氣體的導(dǎo)熱系數(shù)
1.2.2 液體的導(dǎo)熱系數(shù)
1.2.3 固體的導(dǎo)熱系數(shù)
2 熱對流(又稱對流)
對流傳熱是指由于流體的宏觀運(yùn)動,流體各部分之間發(fā)生相對位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移而引起熱交換。對流傳熱僅發(fā)生在流體中,因此它與流體的流動狀態(tài)密切相關(guān)。在對流傳熱時(shí),必然伴隨著流體質(zhì)點(diǎn)間的熱傳導(dǎo)。
流體中產(chǎn)生對流的原因:
3. 熱輻射(又稱輻射)
由于溫度差而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞過程稱為輻射傳熱,簡稱熱輻射。
斯蒂芬(Stefan )—玻爾茲曼(Boltzmann )定律——描述熱輻射的基本定律:
附:
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