工业传热过程机理与传热安全分析实用版.docx

1、工业传热过程机理与传热安全分析实用版YF-ED-J3196可按资料类型定义编号工业传热过程机理与传热安全分析实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.（示范文稿）二零XX年XX月XX日文件名工业传热过程机理与传热安全分析实用版日期20XX年XX月版次1/1编制人XXXXXX审

2、核XXXXXX批准XXXXXX工业传热过程机理与传热安全分析实用版提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。一、 传热过程机理分析根据传热的机理的不同，热量传递有3种基本方式：热传导、热对流、热辐射。传热可依靠其中一种或几种方式进行。不管以何种方式传热，热量自发传递的方向总是由高温处向低温处传递的。热传导又称为导热，是由于物质的分子、原子或电子的热运动或振动，使热量从物体的高温部分向低温部分传递的

3、过程。任何紧密接触的物体，不论其内部有无质点的相对运动，只要存在温度差，就必然发生热传导。可见热传导不但发生在固体中，而且也是流体内的一种传热方式。气体、液体、固体的热传导不但发生在固体中，而且也是流体内的一种传热方式。气体、液体、固体的热传导进行的机理各不相同。在气体中，热传导是由不规则的分子热运动引起的；在大部分液体和不良导体的固体中，热传导是由分子或晶格的振动传递动量来实现的。因此，良好的导电体也是良好的导热体。热传导不能在真空中进行。热对流是指流体中质点发生相对运动而引起的热量传递。热对流仅发生在流体中。由于引起流体质点相对运动的原因不同，对流又可分为强制对流和自然对流。由于外力(泵、

4、风机、搅拌器等作用)而引起的质点运动，称为强制对流；由于流体内部各部分温度的不同而产生密度的差异，使流体质点发生相对运动，称为自然对流。在流体发生强制对流时，往往伴随着自然对流。但一般强制对流的强度比自然对流强度大得多。流体中发生对流传热时，导热是不能避免的，通常把流体与固体壁面间的热量传递称之为对流传热(或给热)。因热的原因物体发出辐射能的过程，称为热辐射。它是一种通过电磁波传递能量的方法。具体地说，物体将热能转变成辐射能，以电磁波的形式在空气中进行传送，当遇到另一个能吸收辐射能的物体时，即被其部分或全部吸收，并转变为热能。辐射传热就是不同物体间相互辐射和吸收能量的总结果。可知，辐射传热不仅

5、是能量传递，同时还伴有能量形式的转换。热辐射不需要任何媒介，换言之，可以在真空中传播，这是热辐射不同于其他传热方式的另一特点。应予指出，只有物体温度较高时，辐射传热才能成为主要的传热方式。实际上，传热过程往往不是以某种传热方式单独出现，而是以两种或三种传热方式的组合。例如生产中普遍使用的间壁式换热器中的传热，主要是以热对流和热传导相结合的方式进行的。下面将结合实际生产情况对传导传热、对流传热和辐射传热分别介绍。化工生产中的热交换通常发生在两流体之间。在换热过程中，温度较高放出热量的流体称为热流体，温度较低吸收热量的流体称为冷流体。同时，根据换热目的的不同，热流体(或冷流体)又有其他的名称。若换

6、热的目的是为了将冷流体加热，此时热流体称为加热剂，常见的加热剂有水蒸气(一般也称为加热蒸汽)等；若换热的目的是为了将热流体冷却(或冷凝)，此时冷流体称为冷却剂(或冷凝剂)，常见的冷却剂(或冷凝剂)有冷水、冷冻盐水和空气等。二、 典型换热过程安全分析在工业生产中，要实现热量交换的设备称为热量交换器，简称为换热器。根据换热器换热的方法的不同，通常有如下几种类型。(一) 几种典型换热方式(1)间壁式换热 间壁式换热是指在间壁式换热器进行的换热，间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在此类换热器中，需要进行热量交换的两流体被无数固体壁面分开，互不接触，热量由热流体(放出热量)通过壁面传给冷流体(

7、吸收热量)。该类换热器的特点是两流体进行了换热而不混合。生产中通常要求两流体进行换热时不能有丝毫混合，因此，间壁式换热器应用最广，形式多样，各种管式和板式结构的换热器均属此类。(2)直接接触式换热 直接接触式换热是指在直接接触式换热器进行换热，直接接触式换热器又称为混合式换热器。在此类换热器中，两流体直接接触，相互混合进行换热。该类型换热器结构简单，传热效率高，适用于两流体允许混合的场合。常见的这类换热器有凉水塔、洗涤塔、喷射冷凝器等。(3)蓄热式换热 蓄热式换热是指在蓄热式换热器进行的换热，蓄热式换热器又称为回流式换热器。这种换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。热

8、、冷流体交替进入换热器，热流体将热量储存在蓄热体中，然后由冷流体全取走，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是设备庞大，效率低，且不能完全避免两流体的混合，如石油化工中的蓄热式裂解炉。(二) 典型换热器安全设计分析前已述及，根据换热方法的不同，有3种类型的换热器，其中以间壁式换热器应用最广。为便于结合工程实际讨论传热的基本原理及应用，先简单介绍两种典型的间壁式换热器。如图91所示，套管换热器是由两个直径不同的同心圆管套在一起而构成的。一种流体在管内流动，另一种流体在环隙中流动，通过同管壁面进行热量交换，因此内管壁面面积即为传热面积。如图92所

9、示，为一固定管板式列管换热器，主要由壳体、封头、管束、管板等部件构成。操作时一种流体由封头上的接管3进入器内，经封头与管板间的空间(分配室)分配至各管内，流过管束后，从另一端封头上的接管4流出换热器。另一种流体由壳体上的接管3流人，壳体内装有若干块折流挡板7，流体在壳体内沿折流挡板作折流流动，从壳体上的接管4流出换热器。两流体在换热器内隔着管壁进行换热。通常将流经管内的流体称为管程(管方)流体；将流经管外的流体称为壳程(壳方)流体。由于在图92所示的换热器内，管程流体和壳程流体均只一次流过换热器，没有回头，故称为单管程列管换热器。为改善换热器的传热，工程上常采用多程换热器，图93为一双管程单壳程列管换热器，封头内隔板4将分配室一分为二，管程流体只能先通过一半管束，流到另一端分配室后再折回流过另一半管束，然后流出换热器。由于流体在管束内流经两次，故称为双管程列管换热器。若流体在管束内来回流过多次，则称为多管程。一般除单管程外，管程数为偶数，有二、四、六、八程等。但随着管程数的增加，流动阻力迅速增大，因此管程数不宜过多，一般为二、四管程。在壳体内，也可在与管束轴线平行方向设置纵向隔板使壳程分为多程，但是由于制造、安装及维修上的困难，工程上较少使用，通常采用折流挡板，以改善壳程传热。