一、 傳熱過程機理分析

　　根據(jù)傳熱的機理的不同，熱量傳遞有3種基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。傳熱可依靠其中一種或幾種方式進行。不管以何種方式傳熱，熱量自發(fā)傳遞的方向總是由高溫處向低溫處傳遞的。???

　　熱傳導(dǎo)又稱為導(dǎo)熱，是由于物質(zhì)的分子、原子或電子的熱運動或振動，使熱量從物體的高溫部分向低溫部分傳遞的過程。任何緊密接觸的物體，不論其內(nèi)部有無質(zhì)點的相對運動，只要存在溫度差，就必然發(fā)生熱傳導(dǎo)。可見熱傳導(dǎo)不但發(fā)生在固體中，而且也是流體內(nèi)的一種傳熱方式。氣體、液體、固體的熱傳導(dǎo)不但發(fā)生在固體中，而且也是流體內(nèi)的一種傳熱方式。氣體、液體、固體的熱傳導(dǎo)進行的機理各不相同。在氣體中，熱傳導(dǎo)是由不規(guī)則的分子熱運動引起的；在大部分液體和不良導(dǎo)體的固體中，熱傳導(dǎo)是由分子或晶格的振動傳遞動量來實現(xiàn)的。因此，良好的導(dǎo)電體也是良好的導(dǎo)熱體。熱傳導(dǎo)不能在真空中進行。

　　熱對流是指流體中質(zhì)點發(fā)生相對運動而引起的熱量傳遞。熱對流僅發(fā)生在流體中。由于引起流體質(zhì)點相對運動的原因不同，對流又可分為強制對流和自然對流。由于外力(泵、風(fēng)機、攪拌器等作用)而引起的質(zhì)點運動，稱為強制對流；由于流體內(nèi)部各部分溫度的不同而產(chǎn)生密度的差異，使流體質(zhì)點發(fā)生相對運動，稱為自然對流。在流體發(fā)生強制對流時，往往伴隨著自然對流。但一般強制對流的強度比自然對流強度大得多。

　　流體中發(fā)生對流傳熱時，導(dǎo)熱是不能避免的，通常把流體與固體壁面間的熱量傳遞稱之為對流傳熱(或給熱)。

　　因熱的原因物體發(fā)出輻射能的過程，稱為熱輻射。它是一種通過電磁波傳遞能量的方法。具體地說，物體將熱能轉(zhuǎn)變成輻射能，以電磁波的形式在空氣中進行傳送，當(dāng)遇到另一個能吸收輻射能的物體時，即被其部分或全部吸收，并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。輻射傳熱就是不同物體間相互輻射和吸收能量的總結(jié)果?？芍?，輻射傳熱不僅是能量傳遞，同時還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。熱輻射不需要任何媒介，換言之，可以在真空中傳播，這是熱輻射不同于其他傳熱方式的另一特點。應(yīng)予指出，只有物體溫度較高時，輻射傳熱才能成為主要的傳熱方式。

　　實際上，傳熱過程往往不是以某種傳熱方式單獨出現(xiàn)，而是以兩種或三種傳熱方式的組合。例如生產(chǎn)中普遍使用的間壁式換熱器中的傳熱，主要是以熱對流和熱傳導(dǎo)相結(jié)合的方式進行的。下面將結(jié)合實際生產(chǎn)情況對傳導(dǎo)傳熱、對流傳熱和輻射傳熱分別介紹。

　　化工生產(chǎn)中的熱交換通常發(fā)生在兩流體之間。在換熱過程中，溫度較高放出熱量的流體稱為熱流體，溫度較低吸收熱量的流體稱為冷流體。同時，根據(jù)換熱目的的不同，熱流體(或冷流體)又有其他的名稱。若換熱的目的是為了將冷流體加熱，此時熱流體稱為加熱劑，常見的加熱劑有水蒸氣(一般也稱為加熱蒸汽)等；若換熱的目的是為了將熱流體冷卻(或冷凝)，此時冷流體稱為冷卻劑(或冷凝劑)，常見的冷卻劑(或冷凝劑)有冷水、冷凍鹽水和空氣等。