第一章化工基础知识
1、传热基础知识
传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程，通常来讲有温度差的存在就有热的传递，也确实是讲温差的存在是实现传热的前提条件或者讲是推动力，当没有外功加入时，热量就总是会自动地从高温物体传递到低温物体，可见，传热过程是普遍存在的。

在化工中专门多过程都直接或间接的与传热有关。

然而进行传热的目的不外乎是以下三种：1、加热或冷却；2、换热；3、保温。

1.1、传热的差不多方式
依照传热的机理不同，热传递有三种差不多方式：热传导，热对流和热辐射。

化工生产中碰到的各种传热现象都属于这三种差不多方式。

热传导（导热）
一个物体的两部分连续存在温差，热就要从高温部分向低温部分传递，直到个部分的温度相等为止，这种传热方式就称为热传导。

物质的三态均能够充当热传导介质，但导热的机理因物质种类不同而异，具体为：
固体金属：自由电子运动在晶格之间；
液体和非金属固体：个不分子的动量传递；
气体：分子的不规则运动。

对流传热
热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换，热对流是流体所特有的一种传热的方式，即存在气体或液体中，在固体中不存在这种传热方式。

其中只有流体的质点能发生的相对位移。

据引起对流的缘故不同可分为：自然对流和强制对流。

热辐射
热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。

一切物体都能以这种方式传递能量，而不借助任何传递介质。

通常在高温下热辐射才是要紧方式。

1.2、传热的差不多方程
当两种流体间需要进行换热而又不同意直接混合时，需在间壁式换热器中进行换热。

如在间壁式换热器中，热流体通过管壁将热量传给冷流体．热传递的快慢用传热速率Ｑ来表示。

传热速率Ｑ是指单位时刻内通过传热面传递的能量．单位是Ｊ／Ｓ．Ｗ。

换热器的传热速率Q与传热面积A和冷
热两种流体的平均温差⊿tm成正比；
图2-1套管式换热器
1—内管 2—外管
图2-2单程列管式换热器
1 —外壳2—管束3、4—接管 5—封头
6—管板7—挡板
图2-3双程列管式换热器
1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板
1.3、强化传热的途径
传热过程的强化占有十分重要的地位，设计和开发高效换热设备, 能够达到节能降耗的经济目的。

相反，许多场合需要力求削弱传热，隔热保温技术在高和气低温工程中对提高经济效益关系重大，差不多进展成为传热学的一个重要分支。

（1）、增加传热温差
（2）、提高传热系数
（3）、提高流体速度
（4）、改变流淌状态
（5）、引入机械振动
（6）、增大传热面积
1.4、蒸汽传热在化工生产中具体应用
（1）、蒸汽泠凝的对流传热
蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。

蒸汽具有一定的压力，饱和蒸汽的压力和温度具有一定的关系。

蒸汽在饱和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供冷流体加热。

（2）、蒸汽冷凝的方式
①膜状冷凝：
②滴状冷凝：
2、常见管件
2.1、弯头：在管路系统中，弯头是改变管路方向的管件。

按角度分，有45°及90°180°三种最常用的，另外依照工程需要还包括60°等其他非正常角度弯头。

图1各种弯头
三通：三通是用于管道分支处的一种管件。

三通有等径和异径之分，等径三通的接管端部均为相同的尺寸；异径的三通的主管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小于主管的接管尺寸。

四通：四通有等径和异径之分，等径四通的接管端部均为相同的尺寸；异径的四通的主管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小于主管的接管尺寸。

四通是用于管道分支处的一种管件。

异径管：又称大小头。

化工管件之一，用于两种不同管径的连接。

又分
为同心大小头和偏心大小头。

图2三通、四通、异径管
2.2、法兰
法兰是用来连接管线、阀门、设备等的连接部件，法兰连接有法兰对、垫片和螺栓组成，借助螺栓紧固力把两部分连在一起，同时压紧垫片使连接处达到密封，密封效果的好坏取决于法兰密封面的形式、垫片的种类及
预紧力的情况。

法兰按结构形式不同可分为平焊法兰、对焊法兰和活套法兰。

如图：
图3法兰结构图
2.3、垫片
按材料不同可分为非金属垫片、金属非金属组合垫片和金属垫片；依照材料的弹性，硬度及耐热情况不同分不用在不同压力和温度的场合。

非金属垫片有橡胶垫、石棉垫、聚四氟乙烯垫和膨胀石墨垫，组合垫片有全包垫片、半包垫片、高强石墨垫片和缠绕垫。

金属垫片有铝垫、钢垫、铬钼钢垫和不锈钢垫等。

2.4、阻火器
阻火器的作用是防止外部火焰窜入有燃烧爆炸危险的设备、管道、容器中，它安装在加热炉、高温氧化炉和高温反应器，输送可燃气体的管线之间。

阻火器的类型有：金属网阻火器、波浪金属片阻火器、砾石阻火器等。

阻火器的灭火原理是：当火焰通过狭小孔隙时，由于热损失突然增大使燃烧不能接着下去而熄火。

阻火器的内径一般取安装阻火器管道直径的4倍。

2.5、过滤器
过滤器的种类专门多，过滤介质不同采纳的过滤器形式也不同，我们最常见的是过滤液体和气体介质的管道式过滤器。

它的特点是体积小、清洗方便，可直接安装在管道上，如图：滤芯的材料一般有：化纤滤布、金属丝网等。

图5过滤器结构图
2.6、阀门
阀门定义：凡是用来操纵流体在管路内流淌的装置通称为阀门或阀件。

要紧作用：切断或沟通管内流体的流淌，这是启闭作用；
改变管路阻力，调节管内流体的流速，这是调节作用；
使流体通过阀门后产生专门大的压力降，这是节流作用；
另有一些阀件，它能依照一定的因素自动启闭，以操纵流体的流向维持一定的压力或其它作用。

各阀构造可画简易图讲解
图6各种阀门简图2.7、截止阀
截止阀：是利用阀盘来操纵启闭的阀门。

截止阀特点：
结构复杂，价格较贵；
操作可靠，不甚费劲；
易于调节流量或截断通道；
流体流淌的阻力系数较大；
启动缓慢，无水锤现象。

应用范围：专门广，要紧用于蒸汽管路中，故又称汽门，也可用于给水压缩空气、真空及物料管路中，它可精确地调节流量和严密地截断通道。

但它不能用于粘度较大。

易结焦。

含悬浮物与结晶的料液管路中，因为积聚在阀盘与阀座之间的固体颗粒，不仅阻止了阀盘与阀座的闭合，而且会使两者的接触面磨损，而造成泄漏现象。

2.8、闸阀
闸阀：又称闸板阀或闸门阀，是利用闸板来操纵启闭的阀门。

图8闸阀
特点：
结构复杂，尺寸较大，价格较高；
水力阻力最小；
开启缓慢，无水锤现象；
易于调节流量；
闭合面磨损较快，研磨较难。

用途：化工厂应用较广，要紧用于大直径的给水管路上，故又称水门，也可用于压缩空气、真空管路和120℃以下的低压气体管路；但不能用于介质中含沉淀物的管路，专门少用于蒸汽管路。

2.9、旋塞阀
旋塞阀是利用带孔的锥形栓塞来操纵启闭的阀门。

要紧启闭零件是带孔的锥形栓塞和阀体，它们以圆锥形的压合面相配，栓塞顶上有方头，当板手套在方头上旋转栓塞时，即可开通或截断管路，起着启闭的作用。

图9旋塞阀
连接方法：螺纹连接，法兰连接。

结构形式：依照介质流淌方向的不同，旋塞可分为直通旋塞阀和三通旋塞阀。

在直通旋塞阀内，流体的流向不变；在三通旋塞阀内，流体的流向决定于栓塞的位置，能够使三路全通、三路全不通或任意两路通，因此，在某些管路中，一个三通旋塞阀最多能够起到三个直通旋塞阀的作用。

特点：
结构简单；启闭迅速；阻力甚小；转动费劲（关于大直径的旋塞而言）；研磨费工。

输送较大压力下流淌的液体管路（因急启或急闭旋塞时能产生水锤现象）。

2.10、球阀
结构与旋塞阀相似，带孔的球体是球阀中要紧关闭件。

要紧优点：操作方便，开关迅速，旋转90°即可开关；流淌阻力小；结构比闸阀、截止阀简单，零件少，重量轻，密封面比旋塞阀易加工，且不易擦伤，密封性能高。

要紧适用于低温、高压及粘度较大的介质和要求开关迅速的部位。

缺点：不能用于调节精细流量。