传热,即热交换或热传递,是自然界与工业过程中一种最普遍的传递过程。热力学第二定律指出,只要有温差存在,热量总能自发地从高温物体传向低温物体。
传热由于温差是普遍存在的一种自然现象,因此,传热现象是一种普遍存在的自然现象。无论是在能源、石油、化工、食品、船舶、矿山、机械、冶金、轻工、动力、建筑、航空等工业领域,还是在农业环境保护等其他部门,都涉及很多传热问题。化学工业与传热的关系尤为密切。
能源无论是化工生产中的化学反应过程,还是原料的预处理与产品提纯过程(即化工单元操作),几乎都伴有热量的传递。
石油精馏如为提高反应速率,必须维持一定的温度,故必须向系统输入或输出热量;又如为提纯某产品采用蒸馏,必须既输入热量又输出热量;在干燥、蒸发等单元操作中,同样要向系统输人或输出热量;此外,反应设备、蒸汽管道的保温,余热回收利用等过程均涉及传热问题。由此可见,传热过程普遍存在于化工生产中,且具有极其重要的作用。
冶金化工生产过程中对传热的要求可分为两种情况:一是强化传热,在传热设备中加热或冷却物料,希望以高传热速率来进行热量传递,使物料达到指定温度或回收热量,同时使传热设备紧凑,节省设备费用;另一种是削弱传热,如设备和管道的保温,要求传热速率慢,以减少热量(或冷量)的损失。
航空动力化工传热过程既可连续进行也可间歇进行。对于连续进行的过程,换热器中传热壁面各点温度仅随位置变化而不随时间变化,这种传热称为稳定传热,其特点是系统中能量不积累,即输人的能量等于输出的能量,传热速率(即单位时间传递的热量)为定值。
农业对于间歇过程,换热器中各点的温度既随位置变化又随时间变化,这种传热称为不稳定热。连续生产过程中的传热一般可看作稳定传热;间歇生产过程中的传热和连续生产过程中的开、停车阶段的传热一般属于不稳定传热。在化工生产过程中,传热通常在冷、热两种流体间进行,其具体形式不外乎加热、冷却、汽化与冷凝。
燃煤发电厂在加热与冷却过程中,物料的温度发生变化而相态不变;对于汽化与冷凝,物料的温度不变而相态发生变化。凡是参与热交换的介质统称为载热体;温度较高放出热量的载热体称为热载热体或称加热剂,亦称热流体;而温度较低吸收热量的载热体称为冷载热体或称冷却剂,亦称冷流体。