HYPERLINK"http://linux2.hdpu.edu.cn/hxgcyjs/list.asp?ClassID=86&classconfig=true"概述一、传热过程在石油加工和石油化工中的应用传热就是热量传递过程。因为石油加工和几乎所有的化工过程都是在一定的温度和压力下进行的，因此不论是原料、中间产品，还是产品.都要根据生产工艺要求，进行加热和冷却。如原油在365℃左右进行常压蒸馏，重油在405℃左右进行减压蒸馏(其真空度为720mmHg左右)，经过蒸馏所得到的汽油、煤油、柴油等产品又要冷却到25～40℃左右；再如氮肥生产中，氮气与氢气的混合气体要在一定压力和500℃左右的高温才能在催化剂的作用下合成氨，而氨与未反应的氮气、氢气的分离，则需要经过冷却与冷凝把混合气中的氨以液体形式分离出来。可见，传热过程在石油加工和化工过程中的应用十分广泛。除了生产中原料和产品的加热和冷却外，还常常将生产中排出的高温气体或液体中的热量通过换热加以回收利用；再有一些高温设备和管道的保温以及低温设备和管道的隔热，目的是消弱和抑制热量的传递。这些都是为了节约能源和维持操作稳定进行。因此，传热过程在石油加工和化工生产中占有很重要的地位。此外，人们日常生活也与传热过程密切相关。化工中的传热过程，常常是在冷流体与热流体之间进行的。冷、热流体有三种基本的接触方式：即直接混合式、间壁式及蓄热式二、工程上常用的换热方法1.混合式的换热混合式换热是冷、热两流体在直接接触和混合中进行的。例如，乙醇水溶液的精馏塔，塔釜中液体可以采取间接蒸汽加热，也可采用直接蒸汽加热。当采用直接蒸汽加热时，即把蒸汽直接通入釜内液体中，用蒸汽冷凝放出的热量来加热液体。生产中常用的混合式换热器有凉水塔、湿式混合冷凝器等。由此可见，混合式换热方法仅适用于无须回收的蒸汽冷凝，或其凝液不要求很纯的物料，允许冷热两种流体直接接触混合的场合。混合式换热具有传热速度快、效率高、设备简单等优点。2.蓄热式换热蓄热式换热器又称蓄热器，蓄热式换热就是在蓄热器中进行，如图5-2所示。蓄热器内装有耐火砖之类的蓄热介质(填充物)。通常有两个蓄热器交替使用，即切换操作。当热流体通过蓄热器时，是加热期，热量被蓄热介质吸收，其温度升高，即储蓄了热量；当冷流体流过时，为冷却期，蓄热介质把所储蓄的热量又传给冷流体。这样反复交替进行，利用蓄热介质蓄热和放热来达到冷、热两流体交换热量的目的。这种换热方式在冶金工业和石油裂解中多见，而在石油化工生产中用的并不多，因为在石油化工生产中多数情况下不允许换热的两流体在换热过程中有混合现象发生。3.间壁式换热间壁式换热就是冷、热两流体被一个固体壁(多用金属)隔开，当两流体在壁面两侧流动时，热量由热流体的一侧通过壁面传给另一侧的冷流体，这样既可避免两种流体混合，又能达到冷、热流体换热的目的。实现这种换热方式的设备，称为间壁式换热器。套管式换热器是一种间壁式换热器，它是由两根直径不同的管子套在一起组成的。两流体分别流经内管和内、外管形成的环隙空间，通过管壁进行换热。间壁换热器换热器在石油加工和石油化工工业中的应用极为广泛，各种间壁式换热器的结构和特点将在第六章介绍。任何热量传递过程都是通过导热、对流及辐射三种方式实现的。本章着重讨论换热器中的两种传热方式：导热与对流传热，而辐射传热将在第七章中详述。HYPERLINK"http://linux2.hdpu.edu.cn/hxgcyjs/list.asp?ClassID=87&classconfig=true"导热一、热传导的基本定律──傅立叶定律只要物体内部有温差存在，就有热量从高温部分向低温部分传导。所以，热传导与物体内部的温度分布密切相关。任一瞬间物体内部或空间中各点温度的分布，称为温度场。既然温度场与时间、空间位置有关，因此可用下列函数关系表示，即（5-1）式中t──任一点的温度；x,y,z──该点的空间坐标；──时间。不稳定的温度场：温度场内各点温度随时间而改变稳定温度场：温度场内各点温度不随时间而改变。等温面：将温度场中同一时刻相同温度的各点联接起来形成的面因为空间同一点不能同时具有两个不同的温度，所以不同的等温面彼此不能相交。温度梯度：温度差与两等温面间距离比值的极限称为温度梯度，即温度梯度是向量，其方向垂直于等温面，且以温度增加的方向为正。对导热的研究表明，单位时间内传导的热量，即导热速率与温度梯度及垂直于热流方向的截面积成正比，即(5-2)式中Q──导热速率，W；A──垂直于热流方向的表面积，即导热面积，m2；──比例系数，称为物质的导热系数，；式(5-2)中的负号是指热流方向与温度梯度方向相反。如图5-4所示，热量是从高温向低温传递