载热体 在化工生产中，物料在换热器内被加热或
冷却时，通常需要用另一种流体供给或取走热 量，此种流体称为载热体，其中起加热作用的 称为加热介质（或加热剂）；起冷却（冷凝） 作用的称为冷却介质（或冷却剂）。
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载热体及其选择
选择载热体原则 （1）载热体的温度易调节控制； （2）载热体的饱和蒸气压较低，加热时不易分 解； （3）载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐 蚀设备； （4）价格便宜，来源容易。
三层平壁稳态热传导速率方程
Q
t1 t4
b1 b2 b3
1S 2S 3S
对n层平壁，其传热速率方程可表示为
Q t1 tn 1
bi
iS
27
5.2.2 圆筒壁的一维稳态热传导
一、单层圆筒壁的一维稳态热传导
传热速率 传热面积
热通量
平壁 圆筒壁
常量 常量
常量 随半径变
常量 随半径变
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一、单层圆筒壁的一维稳态热传导
对流传热速率可由牛顿冷却定律描述
dQ t dS
微分对流 传热通量
对流传 热系数
温度差
13
5.1.3 热辐射
热辐射
因热的原因而产生的电磁波在空间的传
递称为热辐射。
1.可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。
2.不仅产生能量的转移，而且还伴随着能量形式 的转换。
3.任何物体只要在绝对零度以上，都能发射辐射 能，但仅当物体的温度较高、物体间的温度差较 大时，辐射传热才能成为主要的传热方式。
20
第五章 传 热
5.2 热传导 5.2.1 平壁一维稳态热传导 5.2.2 圆筒壁的一维稳态热传导
21
5.2.1 平壁一维稳态热传导
一、单层平壁一维稳 态热传导
从傅立叶定律分析 假设：
1. 导 热 系 数 不 随 温 度变化，或可取平 均值；
2.一维稳态
3.忽略热损失。
图5-3 单层平壁热传导
图5-6 单层圆筒壁的热传导
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一、单层圆筒壁的一维稳态热传导
通过该薄圆筒壁的传热速率可以表示为
QSdt (2rL)dt
dr
dr
微分式
积分并整理得
Q2L t1 t2
ln(r2 r1)
积分式
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一、单层圆筒壁的一维稳态热传导
4
傅立叶定律（Fourier’s Law）
描述热传导现象的物理定律为傅立叶定律 （Fourier’s Law），其表达式为
微分导 热通量
dQ t
dS
n
热通量与 温度梯度 方向相反
导热系 数
温度梯 度
5
二、导热系数
dQ dS t n
导热系数表征了物质热传导能力的大小，是 物质的基本物理性质之一，其值与物质的形态、 组成、密度、温度等有关。
2.一维稳态
3.忽略热损失
4.没有接触热阻
图5-4 三层平壁热传导
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二、多层平壁的一维稳态热传导
通过各层平壁截面的传热速率必相等
Q 1Q 2Q 3Q 4Q
Qt1 t2 t2 t3 t3 t4
b1
b2
b3
1S 2S 3S
或
Q 1St1b 1t22St2b 2t33St3b 3t4
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二、多层平壁的一维稳态热传导
板,7-挡板,8-泄水池 17
5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器
间壁式换热器内冷、热流体间的传热过程包括以 下三个步骤： （1）热流体以对流方式将热量传递给管壁； （2）热量以热传导方式由管壁的一侧传递至另 一侧； （3）传递至另一侧的热量又以对流方式传递给 冷流体。
18
5.1.5 载热体及其选择
10
二、导热系数
3.气体的导热系数 气体导热系数随温度升高而增大。 在相当大的压力范围内，气体的导热系数随压力 的变化很小，可以忽略不计。
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5.1.2 对流
对流 对流是由流体内部各部分质点发生宏观运
动和混合而引起的热量传递过程 对流传热
在化工生产中特指流体与固体壁面之间的 热量传递过程。
12
5.1.2 对流
14
5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器 一、直接接触式换热和混合式换热器 二、蓄热式换热和蓄热器 三、间壁式换热和间壁式换热器√
15
5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器
动画22
图5-1 套管式换热器 1-内管 2-外管
16
5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器
图5-2 单程管壳式换热器 动画21 1-外壳,2-管束,3、4-接管,5-封头,6-管
6
气体 液体 非导电固体 金属 绝热材料
导热系数[W/(m.oC)] 0.006～0.06 0.1～0.7 0.2～3.0 15～420 0.003～0.06
7
1.固体的导热系数 纯金属的导热系数与电导率的关系可用魏德曼 （Wiedeman）-弗兰兹（Franz）方程描述
L eT
良好的电导体必然是良好的导热体，反之亦然。
传热
热量从高温度区向低温度区移动的过程称为热 量传递，简称传热。 化工生产中对传热过程的要求
一是强化传热过程，如各种换热设备中的传热。 二是削弱传热过程，如对设备或管道的保温，以 减少热损失。
3
5.1.1热传导及导热系数
一、热传导(导热) 不依靠物体内部各部分质点的宏观混合运
动而借助于物体分子、原子、离子、自由电子 等微观粒子的热运动产生的热量传递称为热传 导，简称导热。
22
5.2.1 平壁一维稳态热传导
对平壁一维稳态热传导
Q S dt
dx
积分，并整理得
Q
S
b
(t1
t2
)
微分式 积分式
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一、单层平壁一维稳态热传导
Q t1 t2 t bR S
导热热 阻
热 传 导 速 率热 热 传 传 导 导 推 热 动 阻 力24Biblioteka 二、多层平壁的一维稳态热传导
假设：
1. 导 热 系 数 不 随 温 度变化，或可取平 均值；
第五章 传 热
学习目的 与要求
通过本章学习，掌握传热的基本原理和规律 ，并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程 的有关问题。
1
第五章 传 热
5.1 传热过程概述 5.1.1 热传导及导热系数 5.1.2 对流 5.1.3 热辐射 5.1.4 冷热流体（接触）热交换方式及换热器
2
5.1 传热过程概述
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二、导热系数
对大多数均质固体，导热系数与温度近似呈线 性关系
01t
对大多数金属材料，为负值；而对大多数非金 属材料， 为正值；对理想气体， =1/T ，1/K。
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二、导热系数
2.液体的导热系数 除水和甘油外，大多数非金属液体的导热系数亦 随温度的升高而降低。 金属液体的导热系数比一般的液体要高 纯液体的导热系数比其溶液的要大