对流传热基本方程——牛顿冷却定律
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固体金属、液体和非金属固体、气体均可以充当热传导介质，但导 热的机理因物质种类不同而异。
（二） 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。
根据引起对流的原因不同可分为：自然对流和强制对流
热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随有流体质点间的热传导， 工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热，即包含了热传 导和热对流。
Wc、Wh：为冷热流体的质量流量 单位 kg/s rc、rh：为冷热流体的汽化潜热 单位 kJ/kg 其值等于在饱和蒸汽的焓与该温度下的液体焓的差;
第四章 传 热
传热
● 传热的基本方式 ● 传热计算 ● 热传导 ● 对流传热 ● 换热器
重点
加热剂与冷却剂的选用 载热体用量的计算 换热面积的确定方法 列管式换热器的选型及其操作 强化传热的途径
难点
传热系数K的计算与讨论
第一节 概 述
一、传热在化工生产中的应用
（一） 传热过程的应用 （二） 化工生产过程中对传热要求的两种情况
第二节 传热基本方程
一、间壁式换热器
（一）、套管式换热器
套管式换热器 1—内管 2—外管
（二）、列管式换热器
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
（三）、冷热流体通过间壁的传热过程
T1
t2
对流 Q
导 热
对流
热
冷
流 T2 体
t1
流 体
(1)热流体 Q1 (对 流 ) 管壁内侧 (2)管壁内侧 Q2 ( 热传导 ) 管壁外侧 (3)管壁外侧 Q3 (对 流 ) 冷流体
依据。传热速率是换热器在一定的操作条件下的换热速率。而热通量q
是指单位传热面积上的传热速率。
不同的换热器的传热面积计算：
S nd 2l
流通截面积
Sf
n m
4
d
2 i
式中: m d2 di Sf
为管程数 为换热器中换热管的直径 为换热器中外壳的内径 为换热器流能截面积
第三节 传热速率与热负荷
稳态传热： Q1 Q2 Q3 Q
二、传热速率与热通量
当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混合时，往往在间壁式 换热器中进行换热。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：单位时间内通过传热面传递的热量．单位是J/S或W。 热通量： 单位传热面积、单位时间内传递的热量，用q表示，
（三） 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。
三、工业换热器的类型
（一） 基本概念
换热器 载热体
热载热体 冷载热体
加热剂 冷却剂
（二） 换热器的分类（按换热器的作用原理分） 1 混合式换热器 2 间壁式换热器 3 蓄热式换热器（蓄热器） 4 中间载热体式换热器（热媒式换热器）
说明
通常连续生产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。化
工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论稳定传热
二、传热的基本方式
物质之间只要存在温度差就会发生热量传递，当没有外功加入时， 热量总是自发地从高温物质传递到低温物质。热传递有三种基本方式： 热传导、热对流和热辐射 （一） 热传导（导热）
系统内部的两部分连续存在温差，热就会自发地从高温部分向 低温部分传递，直到各个部分的温度相等为止。
1 强化传热 2 削弱传热 （三） 化工传热过程的分类 1 连续传热和间歇传热
2 稳定传热和不稳定传热
稳定传热： 传热系统中的温度仅随位置变化而不随时间变化 特点： 是系统中不积累能量（输入的能量等于输出的能量），通 过传热表面的传热速率（单位时间内传递的热量）为常量， 热通量不一定为常数。
不稳定传热：传热系统中各点的温度不仅随位置变化而且又随时间变化 特点：传热速率、热通量均为变量
一、热负荷
（一）定义：为了达到一定的换热目的，要求换热器在单位时间内传递 的热量称为换热器的热负荷
（二） 热负荷与传热速率的区别 热负荷：生产上要求换热器单位时间传递的热量，是换热器的生 产任务
传热速率：换热器单位时间能够传递的热量，是换热器的生产能 力；是换热器自身的性能
特别 提醒
为确保换热器能完成传热任务，换热器的传热速率必须大于等
热流体冷却放出的热量:
Qh＝WhCph(T1－T2)
冷流体加热需要得到的热量: Qc＝WcCpc ( t2－t1 )
能量守恒定律：
Qh＝ Qc
（一） 无相变时
1 焓差法
Ｑ＝Ｗh（Ｈh1－Ｈh2）＝Ｗc（h２－h1）
Ｑ
Ｗh、Ｗc Ｈh1、Ｈh2 h1、h2
换热器的热负荷 ＫＪ／h 热冷流体的质量流量Ｋg／h 热流体的进出口的焓ＫＪ／Ｋg 冷流体的进出口的焓ＫＪ／Ｋg 。
于其热负荷。
（三）热量衡算与热负荷的确定
（1） 热量衡算 对于间壁式换热器，以单位时间为基准，换热器中热流体放出的热
量（或称热流体的传热量）等于冷流体吸收的热量（或称冷流体的传热 量）加上散到空气中的热量（热损失）。
即 不计热损失
Qh=Qc+QL Qh=Qc
（2） 热负荷的确定
热损失可忽略时，Qh=Qc，热负荷取Qh或Qc都可；
2 温差法
Ｑ＝ＷhＣph（Ｔ１－Ｔ２） ＝ＷcＣph（t２－t1）
Ｑ Ｗh、Ｗc Ｃph、Ｃpc Ｔ１、Ｔ２
t1 、t2
换热器的热负荷 ＫＪ／h 热冷流体的质量流量Ｋg／h 热冷流体的平均比热 热冷流体的开始，终了温度，K 热冷流体的开始，终了温度，K
（二）有相变时 1 潜热法
Qh＝Wh×rh
Qc＝Wc×rc
单位 W/m2。
传热速率＝ 传热推动力（温度差）＝ t 传热阻力（热阻） R
三、传热基本方程
换热器的传热速率Q与传热面积S和冷热两种流体的平均温差⊿tm
成正比;
即 Ｑ＝ＫS△tm
Q t m t m
1
R
KS
q Q t m tm
S
1
R'
百度文库
K
说明
上式为传热速率方程或传热基本方程，是换热器传热计算的重要
热损失不可忽略时，Qh=Qc＋QL，当用冷流体来冷却热流体时，热 负荷取热流体的放热量；反之，当用热流体来加热冷流体时，热 负荷取冷流体的吸热量
二. 热负荷的计算
如果无外功输入，位能、动能可忽略，不考虑热损失，并传热良好 时，由能量守恒定律得，单位时间热流体放出的热量Ｑh应等于冷流 体所吸收的热量Ｑc
（二） 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。
根据引起对流的原因不同可分为：自然对流和强制对流
热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随有流体质点间的热传导， 工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热，即包含了热传 导和热对流。
Wc、Wh：为冷热流体的质量流量 单位 kg/s rc、rh：为冷热流体的汽化潜热 单位 kJ/kg 其值等于在饱和蒸汽的焓与该温度下的液体焓的差;
第四章 传 热
传热
● 传热的基本方式 ● 传热计算 ● 热传导 ● 对流传热 ● 换热器
重点
加热剂与冷却剂的选用 载热体用量的计算 换热面积的确定方法 列管式换热器的选型及其操作 强化传热的途径
难点
传热系数K的计算与讨论
第一节 概 述
一、传热在化工生产中的应用
（一） 传热过程的应用 （二） 化工生产过程中对传热要求的两种情况
第二节 传热基本方程
一、间壁式换热器
（一）、套管式换热器
套管式换热器 1—内管 2—外管
（二）、列管式换热器
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
（三）、冷热流体通过间壁的传热过程
T1
t2
对流 Q
导 热
对流
热
冷
流 T2 体
t1
流 体
(1)热流体 Q1 (对 流 ) 管壁内侧 (2)管壁内侧 Q2 ( 热传导 ) 管壁外侧 (3)管壁外侧 Q3 (对 流 ) 冷流体
依据。传热速率是换热器在一定的操作条件下的换热速率。而热通量q
是指单位传热面积上的传热速率。
不同的换热器的传热面积计算：
S nd 2l
流通截面积
Sf
n m
4
d
2 i
式中: m d2 di Sf
为管程数 为换热器中换热管的直径 为换热器中外壳的内径 为换热器流能截面积
第三节 传热速率与热负荷
稳态传热： Q1 Q2 Q3 Q
二、传热速率与热通量
当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混合时，往往在间壁式 换热器中进行换热。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：单位时间内通过传热面传递的热量．单位是J/S或W。 热通量： 单位传热面积、单位时间内传递的热量，用q表示，
（三） 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。
三、工业换热器的类型
（一） 基本概念
换热器 载热体
热载热体 冷载热体
加热剂 冷却剂
（二） 换热器的分类（按换热器的作用原理分） 1 混合式换热器 2 间壁式换热器 3 蓄热式换热器（蓄热器） 4 中间载热体式换热器（热媒式换热器）
说明
通常连续生产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。化
工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论稳定传热
二、传热的基本方式
物质之间只要存在温度差就会发生热量传递，当没有外功加入时， 热量总是自发地从高温物质传递到低温物质。热传递有三种基本方式： 热传导、热对流和热辐射 （一） 热传导（导热）
系统内部的两部分连续存在温差，热就会自发地从高温部分向 低温部分传递，直到各个部分的温度相等为止。
1 强化传热 2 削弱传热 （三） 化工传热过程的分类 1 连续传热和间歇传热
2 稳定传热和不稳定传热
稳定传热： 传热系统中的温度仅随位置变化而不随时间变化 特点： 是系统中不积累能量（输入的能量等于输出的能量），通 过传热表面的传热速率（单位时间内传递的热量）为常量， 热通量不一定为常数。
不稳定传热：传热系统中各点的温度不仅随位置变化而且又随时间变化 特点：传热速率、热通量均为变量
一、热负荷
（一）定义：为了达到一定的换热目的，要求换热器在单位时间内传递 的热量称为换热器的热负荷
（二） 热负荷与传热速率的区别 热负荷：生产上要求换热器单位时间传递的热量，是换热器的生 产任务
传热速率：换热器单位时间能够传递的热量，是换热器的生产能 力；是换热器自身的性能
特别 提醒
为确保换热器能完成传热任务，换热器的传热速率必须大于等
热流体冷却放出的热量:
Qh＝WhCph(T1－T2)
冷流体加热需要得到的热量: Qc＝WcCpc ( t2－t1 )
能量守恒定律：
Qh＝ Qc
（一） 无相变时
1 焓差法
Ｑ＝Ｗh（Ｈh1－Ｈh2）＝Ｗc（h２－h1）
Ｑ
Ｗh、Ｗc Ｈh1、Ｈh2 h1、h2
换热器的热负荷 ＫＪ／h 热冷流体的质量流量Ｋg／h 热流体的进出口的焓ＫＪ／Ｋg 冷流体的进出口的焓ＫＪ／Ｋg 。
于其热负荷。
（三）热量衡算与热负荷的确定
（1） 热量衡算 对于间壁式换热器，以单位时间为基准，换热器中热流体放出的热
量（或称热流体的传热量）等于冷流体吸收的热量（或称冷流体的传热 量）加上散到空气中的热量（热损失）。
即 不计热损失
Qh=Qc+QL Qh=Qc
（2） 热负荷的确定
热损失可忽略时，Qh=Qc，热负荷取Qh或Qc都可；
2 温差法
Ｑ＝ＷhＣph（Ｔ１－Ｔ２） ＝ＷcＣph（t２－t1）
Ｑ Ｗh、Ｗc Ｃph、Ｃpc Ｔ１、Ｔ２
t1 、t2
换热器的热负荷 ＫＪ／h 热冷流体的质量流量Ｋg／h 热冷流体的平均比热 热冷流体的开始，终了温度，K 热冷流体的开始，终了温度，K
（二）有相变时 1 潜热法
Qh＝Wh×rh
Qc＝Wc×rc
单位 W/m2。
传热速率＝ 传热推动力（温度差）＝ t 传热阻力（热阻） R
三、传热基本方程
换热器的传热速率Q与传热面积S和冷热两种流体的平均温差⊿tm
成正比;
即 Ｑ＝ＫS△tm
Q t m t m
1
R
KS
q Q t m tm
S
1
R'
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K
说明
上式为传热速率方程或传热基本方程，是换热器传热计算的重要
热损失不可忽略时，Qh=Qc＋QL，当用冷流体来冷却热流体时，热 负荷取热流体的放热量；反之，当用热流体来加热冷流体时，热 负荷取冷流体的吸热量
二. 热负荷的计算
如果无外功输入，位能、动能可忽略，不考虑热损失，并传热良好 时，由能量守恒定律得，单位时间热流体放出的热量Ｑh应等于冷流 体所吸收的热量Ｑc