传热原理及传热设备
传热在食品工业上的应用
传热在食品工业上的应用传热在食品工业上的应用传热是食品工业中的一个重要过程。
它可以用于食品加工、冷却和保温等方面。
本文将详细介绍传热在食品工业上的应用，包括传热原理、常见的传热设备以及传热过程对食品质量的影响。
一、传热原理传热是指由高温物体向低温物体传递能量的过程。
在食品工业中，常见的传热方式有导热、对流和辐射。
1.导热：导热是指物质内部热量的传递过程。
食品中的热传导通常发生在热交换设备中，如加热锅、加热板等。
导热过程可通过材料的热导率来衡量，主要取决于材料的性质。
2.对流：对流是指热量通过流体传递的过程。
在食品工业中，对流可以发生在液体和气体中。
对流传热主要取决于传热介质的流速和温度差，流体的传热性质对于食品加热均匀性和加热效率有着重要影响。
3.辐射：辐射是指热量通过电磁波传递的过程。
在食品工业中，辐射通常发生在加热设备中，如微波炉、红外线烤箱等。
辐射传热可加快食品加热速度和提高加热均匀性。
二、常见的传热设备在食品工业中，常见的传热设备包括加热锅、加热板、蒸汽锅炉、蒸发器、冷冻设备等。
1.加热锅：加热锅通常用于食品的热处理和杀菌。
它可以通过导热、对流和辐射等方式进行传热。
2.加热板：加热板通常用于食品的加热和保温。
它可以通过导热和辐射等方式进行传热。
3.蒸汽锅炉：蒸汽锅炉是一种用于产生蒸汽的设备，常用于食品加工中。
它主要通过对流传热来将水加热为蒸汽，然后将蒸汽传递给食品。
4.蒸发器：蒸发器通常用于食品加工中的浓缩和干燥过程。
它可以将食品中的水分蒸发掉，以提高食品的保存性和品质。
5.冷冻设备：冷冻设备通常用于食品的冷藏和冷冻。
它可以通过导热和对流传热来将食品的温度降低至所需的水平。
三、传热过程对食品质量的影响传热过程对食品质量有着重要影响。
它可以改变食品的物理性质、保存性和口感等。
1.热处理：热处理可以改变食品中的蛋白质、淀粉等组分的性质。
例如，高温可以使蛋白质凝固，改变食品的质地和口感。
2.杀菌：杀菌是食品加工中常用的传热过程之一。
化工原理的传热应用
化工原理的传热应用1. 传热的基本原理•传热是指热量通过物质之间的能量传递方式。
在化工过程中，传热是一个非常重要的环节，它直接影响到化工产品的质量和效率。
•传热可以分为三种方式：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质直接的分子或原子间的碰撞实现的；对流是指热量通过物质的流动实现的；辐射是指热量通过电磁波的传递实现的。
•理解传热的基本原理对于化工工程师来说至关重要。
只有掌握了传热的基本规律，才能合理设计传热设备，提高化工过程的效率和产量。
2. 传热在化工工程中的应用•传热在化工工程中有广泛的应用，下面将介绍一些常见的传热设备和应用场景。
2.1 蒸发器•蒸发器是一种利用传热原理将液体转化为气体的设备。
在化工过程中，蒸发器常常用于从溶液中分离出溶剂或浓缩溶液。
•蒸发器通过将液体加热，使其蒸发而得到气体。
在蒸发过程中，热量从加热源传递给液体，将液体中的热量转化为潜热，使液体蒸发。
2.2 冷凝器•冷凝器是一种利用传热原理将气体转化为液体的设备。
在化工过程中，冷凝器常常用于从气体中分离出可回收的液体。
•冷凝器通过将气体冷却，使其转化为液体。
在冷凝过程中，热量从气体传递给冷却介质，使气体中的热量转化为冷凝热，从而使气体转化为液体。
2.3 换热器•换热器是一种利用传热原理将热量从一个物质传递给另一个物质的设备。
在化工过程中，换热器常常用于控制和调节化工过程中的温度。
•换热器可以将热量从燃料或热源传递给冷却介质，实现热能的高效利用。
换热器的设计需要考虑物质的传热特性、传热面积和传热速度等因素。
2.4 管道传热•在化工过程中，管道是热量传递的重要通道。
通过设计合理的管道系统，可以将热量从一个地方传递到另一个地方。
•管道传热可以通过传导和对流来实现。
在化工工程中，常常通过在管道中加热或冷却流体来实现传热。
3. 传热应用的优化和改进•传热应用在化工工程中有着重要的地位，但是传热过程中常常存在一些问题，如传热效率低、传热介质的使用成本高等。
流体传热原理概述
流体传热原理概述导语：在日常生活和工业生产中，我们经常会遇到需要传热的情况。
而传热是一个非常重要的物理现象，涉及到热量的传递和受体的温度分布等问题。
本文将针对流体传热原理进行概述，帮助读者对这一领域有更深入的了解。
一、传热基础1.1 热传导热传导是指在物体内部通过微观粒子的热振动实现热量传递的过程。
热传导的速度受到物质的导热性质以及温度梯度的影响。
常见的导热材料包括金属、陶瓷等。
热传导可以通过傅里叶热传导定律来计算：q = -kA(dT/dx)其中 q 为热流量，k 为导热系数，A 为传热面积，(dT/dx) 为温度梯度。
1.2 辐射传热辐射传热是通过电磁波的辐射传递热量的过程，不需要介质来传递热量。
辐射传热的速度与物体的温度的四次方成正比，比如黑体辐射传热可以通过斯特藩-博尔兹曼定律来计算：q = εσA(T^4)其中 q 为热流量，ε 为发射率，σ 为斯特藩-博尔兹曼常数，A 为传热面积，T 为温度。
1.3 对流传热对流传热是指通过流体的运动实现热量传递的过程。
流体可以通过自然对流或强迫对流来传递热量。
对流传热的速度与流体性质（如导热系数、密度等）、流体运动速度以及传热面积等因素相关。
对流传热可以通过牛顿冷却定律来计算：q = hA(Ts - Ta)其中 q 为热流量，h 为传热系数，A 为传热面积，Ts 和 Ta 分别为传热面和流体的温度。
二、流体传热的机制2.1 管束传热管束传热是指在管道内流体与管道壁之间进行传热的过程。
流体通过与管道壁接触，通过对流和热传导进行热量传递。
管束传热广泛应用于工业领域，如换热器、锅炉等。
2.2 辐射传热辐射传热在流体传热中也起到了重要作用。
例如，在太阳能集热器中，太阳辐射直接照射到流体上，并使其升温。
2.3 相变传热相变传热是指物质在相变过程中释放或吸收潜热来进行热量传递的过程。
例如，水在沸腾过程中通过蒸汽释放热量。
三、流体传热的应用流体传热在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
生活中辐射传热的例子
生活中辐射传热的例子引言辐射传热是一种非接触的热传递方式，在我们的日常生活中无处不在。
从阳光照射到地球上，到微波炉加热食物，辐射传热的例子随处可见。
本文将探讨几个生活中常见的辐射传热现象，并解释其原理和应用。
电热毯原理电热毯是一种利用辐射传热加热的家用电器。
它内部包含一些发热线圈，通过电流产生热量，然后以辐射的形式传递到周围的环境和人体上。
应用•在冬季寒冷的夜晚，人们可以使用电热毯来增加床上的温暖。
•电热毯还可以帮助缓解肌肉酸痛和关节疼痛，促进血液循环。
太阳能热水器原理太阳能热水器利用太阳能辐射传热的原理来加热水。
太阳能热水器通常由太阳能集热器、储热器和水箱组成。
太阳能集热器吸收太阳辐射的能量，将其转化为热量，然后通过传导和辐射的方式传递给水箱中的水。
应用•太阳能热水器是一种环保、节能的热水供应方式，可以减少对传统能源的依赖。
•在阳光充足的地区，太阳能热水器可以提供稳定和可持续的热水供应。
红外线热感应仪原理红外线热感应仪可以通过红外辐射传热的原理来检测物体的热能分布。
它通过感应红外线辐射的强弱来显示出不同物体的温度差异。
应用•红外线热感应仪常用在工业领域，可用于检测设备运行时的温度异常或故障。
•在建筑领域，红外线热感应仪可以检测建筑物的热漏点，帮助提高能源利用效率。
火炉原理火炉是一种利用辐射传热的加热设备。
火炉内部燃烧燃料，产生高温烟气，这些烟气通过辐射的方式将热量传递给周围的物体。
应用•火炉常用于供暖和烹饪，特别是在没有中央供暖系统的地区。
•在一些工业过程中，火炉还可以用于熔炼金属和烧结陶瓷等。
微波炉原理微波炉是一种利用微波辐射传热的设备。
微波炉产生的微波能量通过辐射传递到食物中，使其分子振动，从而产生热量。
应用•微波炉被广泛应用于食品加热和解冻。
与传统炉灶相比，微波炉能更快速地加热食物。
•微波炉还可以用于家庭实验和科学研究，如测量微波辐射的强度和频率。
总结辐射传热是我们日常生活中常见的热传递方式之一。
传热设备的结构原理
传热设备的结构原理
传热设备是用来实现热量传递的设备，常见的传热设备包括换热器、蒸发器、冷凝器等。
其结构原理根据不同的传热方式而有所不同，下面主要介绍换热器的结构原理。
换热器是一种将两种不同物质之间的热量传递设备，通常由两个热交换流体（如气体、液体）通过隔膜进行热量传递。
换热器的结构主要分为两个部分：热源侧和冷源侧。
热源侧和冷源侧通常会通过一系列的传热表面进行热量传递，这些传热表面可以是平板、管道、盘管等形式。
传热表面上有很多细小的通道或孔隙，用来使热源侧和冷源侧的流体交换热量。
在传统的换热器中，热源侧和冷源侧的流体通常是分别流动的，它们通过传热表面进行热量交换。
热源流体通常通过热源侧的流道流动，冷源流体则通过冷源侧的流道流动。
这样的流动方式可以有效地增加传热面积，提高传热效率。
此外，换热器还配备有进出口和排出口等管道，用来将热源流体和冷源流体引入和排出。
还可以配备一些辅助设备，如泵、冷却塔等，用来增强流体的流动和传热效果。
换热器的热量传递原理主要基于传热表面之间的温度差。
当两种流体接触时，热量会从温度较高的一侧传递到温度较低的一侧，直到达到热平衡。
换热器通过最大程度地增大传热表面积，使两种流体之间的热量传递更加充分。
总的来说，不同的传热设备有着不同的结构原理，但都是通过传热表面的设计和流体的流动来实现热量的传递。
而换热器作为一种常见的传热设备，其结构原理主要基于流体之间的热量交换和温度差。
化工原理第四章传热及传热设备
缺点：造价高，流动阻力大，动力消耗大。
典型设备：列管式换热器、套管式换热器。
适用范围：不许直接混合的两种流体间的热交换。
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
套管式换热器 1—内管 2—外管
3、蓄热式换热器
一个物性参数，越大，导热性能越好。导热性能的大小与物
质的组成、结构、温度及压强等有关。
物质的导热系数通常由实验测定。各种物质的导热系数数 值差别极大，一般而言，金属的导热系数最大，非金属次之， 而气体最小。工程上常见物质的导热系数可从有关手册中查 得，本教材附录亦有部分摘录。
气体的导热系数
与液体和固体相比，气体的导热系数最小，对 导热不利，但却有利于保温和绝热。
流体无相变时：α =f(u，l，μ,λ，ρ，Cp，βgΔt)
8个变量通过因次分析得到如下等关系式：
l
K
lu
a
Cp
f
l
3
2 gt 2
h
Nu l ：努塞尔准数 表示对流传热系数的准 数
Re lu ：雷诺准数 表示流动状态对 的影响
Pr Cp ：普兰特准数 表示流体的物性对 的影响
的导热面积A成正比。
Q=-λAdt/dx
λ--导热系数，W/m·K 或W/m·℃ dt/dx—温度梯度，负值(温度降低的方向)
Q—热流量，热流方向与温度梯度的方向相反
4.2.3 导热系数
QAd dxtAQ dtdqt
dx dx
上式即为导热系数的定义式。其表明导热系数在数值上 等于单位温度梯度下的热流密度。它是表征物质导热性能的
化学工程中的传热原理
化学工程中的传热原理传热是化学工程中的重要环节，它涉及到热量的传递和分布，对于生产过程的效率和产品质量都有着重要的影响。
在化工工艺中，传热可以通过多种方式实现，包括传导、对流和辐射。
本文将介绍化学工程中的传热原理及其应用。
一、传热的基本原理传热是热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在化学工程中，传热主要是通过传导、对流和辐射实现的。
1. 传导传导是指热量在固体或液体中通过分子间的碰撞传递的过程。
它的基本原理是高温物体的分子具有更大的动能，与周围分子碰撞后将能量传递给周围分子，使温度逐渐均匀分布。
化工设备中常见的传热方式包括热交换器和管壳式换热器等。
2. 对流对流是指热量通过流体传递的过程。
在对流传热中，热量通过流体的湍流或边界层传递，使得流体的温度发生变化。
对流传热可以分为自然对流和强制对流两种方式。
自然对流是指热量通过密度差引起的流体的浮力传递，如天然对流换热器；而强制对流则是通过外力驱动流体循环，如泵驱动的强制对流传热器。
3. 辐射辐射是指由于温度差引起的热辐射传递。
它不需要介质进行传递，可以在真空中传递热量。
化学工程中常见的辐射传热设备包括热辐射干燥器和辐射加热器等。
二、传热原理的应用传热原理在化学工程中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面。
1. 温度控制在化工生产过程中，温度的控制是确保产品质量的关键。
通过传热设备，可以将热量从高温区域传递到低温区域，实现温度的控制。
例如，在反应釜中，通过传热装置将热量从反应区域散出，保持反应温度的稳定。
2. 热交换热交换是将热量从一个流体传递到另一个流体的过程。
通过传热设备，可以将热量从废气、废水等余热中回收，用于预热或加热其他介质，提高能源利用效率。
例如，热交换器可以将废气中的热能回收，用于加热冷却水或其他需要加热的介质。
3. 蒸发和干燥在化学工程中，常常需要将溶液中的溶质从溶液中分离出来。
传热原理可以应用于蒸发和干燥过程中，通过传热设备将液体中的水分蒸发出来，得到所需的干燥产物。
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告实验目的：了解传热的基本原理，掌握传热实验的基本方法和操作技能。
实验仪器与材料： 1. 传热试验装置：包括加热器、冷却器、测温设备等。
2.测量工具：温度计、计时器、称量器等。
3. 实验样品：可以是固体、液体或气体。
实验原理：传热是物体之间由于温度差引起的热量传递现象。
传热可以通过三种方式进行：导热、对流和辐射。
1.导热：导热是通过物体内部的分子碰撞实现的热量传递方式。
热量从高温区域传递到低温区域，速度与温度差和材料导热系数有关。
2.对流：对流是通过流体的流动来实现的热量传递方式。
热量可以通过流体的对流传递到其他物体或流体中，速度与流体的流动速度、流体的性质以及流动的距离有关。
3.辐射：辐射是通过电磁波传递热量的方式。
热辐射不需要通过介质传递，可以在真空中传播。
热辐射的强度与物体的温度和表面特性有关。
实验步骤：步骤一：准备工作 1. 确定实验所需的传热试验装置和材料，并检查其是否完好。
2. 准备实验所需的测量工具和实验样品。
3. 对实验装置进行清洁和消毒，确保实验结果的准确性。
步骤二：导热实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个固体样品，并用温度计测量其初始温度。
3. 记录固体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
4. 根据温度-时间曲线，计算固体样品的导热速率和导热系数。
步骤三：对流实验 1. 在传热试验装置中加入一定量的流体样品。
2. 将加热器加热到一定温度，并用温度计测量流体样品的初始温度。
3. 在冷却器的另一侧，用冷却水冷却流体样品，并用温度计测量冷却后的温度。
4. 记录流体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
5. 根据温度-时间曲线，计算流体样品的对流传热速率。
步骤四：辐射实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个辐射源，并用温度计测量其初始温度。
3. 在辐射源的另一侧，放置一个辐射接收器，并用温度计测量接收器的初始温度。
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传热原理及传热设备
5.1概述
v
化工生产中遇到的传热问题通常有以下两
类：一类是要求强化传热，提高某一换热设备的
传热速率，减少设备的尺寸，降低设备费用；另
一类是削弱传热，以减少热损失，如高温设备、
低温设备及管道的保温隔热等，要求传热速率越
低越好。
外还随时间变化的过程称为非稳定传热。
v
化工生产中多为连续操作过程，属于稳定传
热。
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5.1概述
v 5.1.4 热载体及其选择 v 在传热过程中，为将冷流体加热或热流体冷却，
必须用另一种流体供给或取走热量，参与传热的 流体称为载热体。温度较高而放出热能的载热体 称为热载热体；温度较低而吸收热能的载热体称 为冷载热体。起加热作用的载热体称为加热剂， 起冷却或冷凝作用的载热体称为冷却剂或冷凝剂。
5.2热传导
v 图5-1所示为一个由均匀固体物质组成的平壁，
面积为A，壁厚是δ，壁的两面温度保持为t1和t2 。 如果t1 ＞ t2 ，则热量以热传导的方式从温度为t1 的平面传递到温度为t2的平面。
v 则Q=λA/δ( t1- t2)
(5-1)
v 式(5-1)是热传导方程式。将其改写成如下形式：
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2020/11/4
传热原理及传热设备
目录
培训目标 概述 热传导 对流传热 传热基本方程式和传热过程计算 换热器
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传热原理及传热设备
培训目标
1、理解传热过程的基本概念，熟知传热的基本方式。 2、掌握热传导的规律，理解热导率的意义。 3、掌握对流传热的规律，了解对流传热膜系数的因素。 4、掌握传热基本方程。 5、掌握传热操作的基本原理,知道工业上常用的换热器。
是由于流体内部冷、热部分的密度不同而引起的，
则称为自然对流。强制对流传热效果好。
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传热原理及传热设备
5.1概述
v （3）辐射传热（热辐射）
v 是指因热的原因而产生电磁波进行传递能量的过 程。物体将热能以电磁波的形式向外界辐射，当 被另一物体部分或全部接受后，又重新转变为热 能。辐射传热不需要介质，物体温度越高，热辐 射传递的热量越多。
传热原理及传热设备
5.1概述
v 5.1.1传热在化工生产中的应用 v 传热是重要的单元操作过程之一，传热的目的主
要有以下几方面： v （1）加热、冷却或冷凝。使物料达到指定的温度 v （2）换热，以回收利用热量或冷量。 v （3）保温，以减少热量或冷量的损失。
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5.1概述
v 5.1.2传热的基本方式 v 传热的基本方式有三种：热传导、对流和辐射。 v （1）热传导（简称导热） v 是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部
分传递，或从一个高温物体向与其直接接触的低 温物体传递的过程。在热传导过程当中，没有物 质的宏观位移。固体、静止的流体或气体的传热 属于导热，在层流流体中，传热方向与流向垂直 时也是热传导。
5.2热传导
v 5.2.2热导率 v 热导率λ是表示物质导热性能的一个物性参数， λ
越大，导热越快。 λ在数值上等于单位温度梯度、 单位导热面积、在单位时间内所传导的热量，其 单位W（m.℃），热导率的大小和物质的组成、 结构、密度、温度、湿度等因素有关，对于气体 还与压强变化有关。
（m·℃）； v δ —平壁厚度， m； v Δt —两壁的温差，Δt= t1- t2，导热的推动力，K； v R —导热热阻。
v 式（5-2）表明，平壁材料的热导率越小、平壁 越厚，则热传导阻力就越大。热导率值越大，则 物质的导热能力越强。
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v
事实上传热过程往往不是以某种传热方式单
独存在的，而是上述两种或三种传热方式的组合。
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传热原理稳定传热和非稳定传热
v
在传热过程中，各点的温度只随位置变化而
不随时间变化的过程称为稳定传热。
v
若在传热过程中，各点的温度除随位置变化
v Q/A=Δt/R,（R为导热热阻）。
v R=δ/λ （5-2）
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5.2热传导
v 式中Q—导热速率，单位时间内传导的热量W； v A—导热面积，即垂直于热流方向上的截面积，m2;
v λ —比例系数，称为热导率，W/（m·K）或W /
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5.1概述
v 在选择载热体时应考虑以下几个方面的因素： v （1）载热体的温度易于调节。 v （2）载热体的饱和蒸汽压较小，加热时不会分解。 v （3）载热体毒性要小，使用安全，对设备无腐蚀
或腐蚀性很小。 v （4）载热体的价格低廉且容易得到。 v 通常，在温度不超过180℃的条件下，饱和蒸汽
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培训目标
v 6、会根据要求选择流体的流动方向，熟知强化传 热效果的途径及措施。
v 7、掌握间壁式换热器的结构和特点，了解其它常 用换热器的结构特点，会选用换热剂。
v 8、了解常用换热器的操作要点和常见事故的处理 措施。
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5.1概述
v （2）对流传热（简称对流）
v 是指在流体中各部分质点发生相对位移而引起的 热量传递。对流传热过程中往往伴有热传导。
v
化工生产中通常将流体和固体壁面之间的传
热称为对流传热；若流体的运动是由于受到外力
的作用所引起的，称为强制对流；若流体的运动
是最适宜的加热剂，而当温度不很低时，水和空 气是最适宜的冷却剂。
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5.2热传导
v 5.2.1热传导基本规律
•A •Q
•t1 •t2
•δ •图5-1 单层平壁的热传导
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