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第一节
传热过程

在中药炮制实践中,涉及的传热过程比较广泛,如蒸药、煮药、炒药、炙药、煅药、干燥等。传热的形式包括传导、对流和辐射。传热的目的:一是蒸发药物中的水分,如干燥过程;二是改变药物的药性,通过吸热、放热使药物的组分发生变化,达到减毒、增效等炮制目的,如蒸药、煮药、炒药、炙药等;三是改变药物的组织结构,使药物变得更加酥松,如煅药等。中药受热炮制是高能耗生产过程,合理、有效地使用热能,是中药炮制工程的一大课题。本节重点介绍传热过程的基础知识。

一、传导传热

固体或静止的流体中,由于温度不同而发生的热量由温度较高部分传至温度较低部分的过程,称为传导传热。其实质是温度较高部分的物质微粒(分子、原子、电子)具有较高的能量,因而热运动较剧烈。当它与相邻能量低的粒子相互碰撞时,促使低能量粒子剧烈运动,将热量传给后者,直至整个物体温度均匀。

二、对流传热

对流传热指流体中质点发生相对位移和混合而引起的热量传递。对流传热仅发生在流体中,与流体的流动状况相关。在对流传热的同时伴有流体间的导热现象,通常对流传热是指流体与固体壁面间的传热过程。

三、热辐射

在热辐射中,只要物体的温度不变,它向外界发射的由热量转变成的辐射能不变。辐射只能在液体和大多数固体的表面进行,当辐射能进入上述物体时被吸收并转变成热量。只有少数固体和气体才能让辐射深入其内部并有可能穿透。

热辐射与光辐射的本质完全相同,区别是波长不同。热辐射的波长范围理论上为0~∞,而有实际意义的是0.38~100μm。

热辐射线和可见光一样,具有相同的传播规律,并服从反射、折射定律。在真空和大多数气体(惰性气体和对称双原子气体)中热射线可以完全透过,但在液体和大多数的固体中不行。所以,互相能“照见”的物体间才能进行热辐射(图3-1-1)。

图3-1-1 辐射能的反射、吸收和透过

Q 为总辐射; Q R 为反射辐射;

Q D 为透过辐射; N 为吸收辐射。

四、热量衡算

热负荷是生产上要求流体温度变化而吸收或放出的热量。换热器中冷、热两种流体进行热交换,若忽略热损失,则根据能量守恒原理,热流体放出的热量 Q 1 必等于冷流体吸收的热量 Q 2 ,即 Q 1 = Q 2 ,此为热量衡算式。热量衡算式与传热速率方程式为换热器传热计算的基础。设计换热器时,根据热负荷要求,用传热速率方程式计算所需传热面积。 KgW/pAovINQE2TzEkQuBBYfva9Frg6g2rFGpmWv3T5AIGbIcDq7zrmTMJNZkxGzh

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