传热系数与给热系数
- 格式:doc
- 大小:175.50 KB
- 文档页数:7
传热系数与导热系数换算公式
传热系数与导热系数之间存在换算关系,具体如下:
热传导率 = 导热系数 / (物质的密度× 物质的比热容)
根据这个公式,我们可以将导热系数和传热系数进行相互换算。
例如,假设某物质的导热系数为W/(m·K),密度为1000 kg/m³,比热容为1000
J/(kg·K),我们可以先计算出该物质的热传导率:
热传导率= / (1000 × 1000) = 5 × 10^-7 m²·K/W
然后,通过热传导率可以计算出该物质的传热系数:
传热系数 = 1 / 热传导率= 1 / (5 × 10^-7) = 2 × 10^6 W/(m²·K)
通过以上计算,我们得知了该物质的传热系数为2 × 10^6 W/(m²·K)。
以上内容仅供参考,建议查阅传热学或物理学书籍获取更全面和准确的信息。
导热系数、传热系数(热阻值R、导热系数λ、修正系数、厚度导热系数: 导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表⾯的温差为1度(K,℃),在1⼩时内,通过1平⽅⽶⾯积传递的热量,单位为⽡/⽶·度(W/m·K,此处的K可⽤℃代替)。
传热系数: 传热系数以往称总传热系数。
国家现⾏标准规范统⼀定名为传热系数。
传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空⽓温差为1度(K,℃),1⼩时内通过1平⽅⽶⾯积传递的热量,单位是⽡/平⽅⽶·度(W/㎡·K,此处K可⽤℃代替)。
(节能)热⼯计算:1、围护结构热阻的计算 单层结构热阻:R=δ/λ 式中:δ—材料层厚度(m) λ—材料导热系数[W/(m.k)] 多层结构热阻: R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w) δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m) λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri —内表⾯换热阻(m.k/w)(⼀般取0.11) Re —外表⾯换热阻(m.k/w)(⼀般取0.04) R —围护结构热阻(m.k/w)3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0 式中: R0—围护结构传热阻 外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算 Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中: Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)] Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)] Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m.k)] Fp—外墙主体部位的⾯积 Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的⾯积4、单⼀材料热⼯计算运算式 ①厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)]②热阻值R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡·K)]③厚度δ(m) = 导热系数λ[W/(m.k)] / 传热系数K [W/(㎡·K)]5、围护结构设计厚度的计算 厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)] *修正系数R值和U值是⽤于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。
传热系数K 和给热系数α的测定一. 实验目的1. 了解间壁式传热元件的研究和给热系数测定的实验组织方法;2. 掌握借助于热电偶测量壁温的方法;3. 学会给热系数测定的试验数据处理方法;4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二. 基本原理1.传热系数K 的理论研究在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置来达到物料的冷却和加热。
这种传热过程系冷、热流体通过固体壁面进行热量交换。
它是由热流体对固体壁面的对流给热,固体壁面的热传导和固体对冷流体的对流给热三个传热过程所组成。
如图1所示。
由传热速率方程知,单位时间所传递的热量Q=()t T KA - (1) 而对流给热所传递的热量,对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示Q=()1w h h t T A -α (2)或 Q=()t t A w c c -2α (3)对固体壁面由热传导所传递的热量,则由傅立叶定律表示为 Q ()21w w m t t A -⋅=δλ (4) 由热量平衡和忽略热损失,可将(2)、(3)、(4)式写成如下等式Q=KAt T A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1112211-=-=-=-αλδα (5)所以 c c m h h A A A K αλδα111++=(6) ()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ==()5,2,6f (7)图1传热过程示意图从上式可知,除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外,影响传热过程的参数还有12个,这不利于对传热过程作整体研究。
根据因次分析方法和π定理,热量传递范畴基本因次有四个:[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略K ≈()21,ααf (8)要研究上式的因果关系,尚有π=13-4=9个无因次数群,即由正交网络法每个水平变化10次,实验工作量将有108次实验,为了解决如此无法想象的实验工作量,过程分解和过程合成法由此诞生。
玻璃传热系数与得热系数
玻璃的传热系数和得热系数是描述玻璃材料传热特性的重要参数。
传热系数(也称热导率)是指材料单位厚度上的热量传导率,
通常用λ表示,单位是W/(m·K)。
而得热系数(也称热阻)是指
材料的厚度对热量传递的阻碍程度,通常用U值表示,单位是
W/(m²·K)。
首先来看传热系数,它是描述材料导热性能的参数。
对于玻璃
材料来说,传热系数的大小直接影响着玻璃的保温性能。
一般来说,传热系数越小,说明材料的绝热性能越好,保温效果越显著。
因此,在建筑领域,选择传热系数较小的玻璃材料可以有效提高建筑物的
保温性能,降低能源消耗。
其次是得热系数,它是描述建筑结构或材料整体的保温性能的
参数。
得热系数越小,表示材料具有较好的保温性能,能够在一定
时间内阻止热量的流失。
在玻璃窗户或墙体的设计中,通常会考虑
到玻璃的得热系数,以确保建筑在保温效果和采光性能之间取得平衡。
总的来说,玻璃的传热系数和得热系数都是与其保温性能密切
相关的重要参数。
通过合理选择传热系数较小的玻璃材料,并结合建筑结构的得热系数要求,可以达到提高建筑保温性能的目的。
同时,这两个参数也在工程实践中起着重要的指导作用,帮助设计和选择合适的玻璃材料,以满足建筑物的保温需求。
化工原理实验之对流传热实验————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ化工原理实验报告之传热实验学院学生姓名专业学号年级二Ο一五 年 十一月一、实验目的1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数K; 2.测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数;3.测定冷空气在不同的流量时,Nu 与Re 之间的关系曲线,拟合准数方程。
二、实验原理(1)冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为m t KA Q ∆=)ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆,11t T t -=∆,22t T t -=∆ )(21t t C V Q p -=ρ式中,Q —单位时间内的传热量,W ;A —热蒸汽与冷空气之间的传热面积,2m ,dl A π=; m t ∆—热蒸汽与冷空气之间的平均温差,℃或K K —总传热系数,)℃/(2⋅m W ;d —换热器内管的内直径,d =20m m l —换热器长度,l =1.3m ;V —冷空气流量,s m /3;pC 、ρ—冷空气密度,3/m kg 空气比热,kg J /;21t t 、—冷空气进出换热器的温度,℃; T —热蒸汽的温度,℃。
实验通过测量热蒸汽的流量V,热蒸汽进、出换热器的温度T 1和T 2 (由于热蒸汽温度恒定,故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T),冷空气进出换热器的温度t 1和t2,即可测定K 。
(2)热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成,其总热阻为:2211111d h d d bd h K m ++=λ 其中,21h h 、—热空气,冷空气的给热系数,)℃/(⋅m W ;21d d d m 、、—内管的内径、内外径的对数平均值、外径,m ; λ—内管材质的导热系数,)℃/(⋅m W 。
在大流量情况下,冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态,h2较大,221d h d 值较小;λ较大,md dλ1值较小,可忽略,即 1h K ≈(3)流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为n m C Nu Pr Re '=。
传热系数定义传热系数是热传递过程中的一个重要参数,它描述了热量在单位时间内通过单位面积的传递能力。
在工程领域中,传热系数的大小直接影响着热传递的效率和速度。
本文将从理论和实际应用两个方面来探讨传热系数的定义和意义。
一、传热系数的定义传热系数是指单位时间内热量通过单位面积的传递能力,通常用字母h表示。
它的单位是瓦特/平方米·开尔文(W/m²·K),表示在单位时间内,单位面积上的温度差为1开尔文时,热量的传递量。
二、传热系数的意义传热系数是描述热传递过程的一个重要指标,它直接反映了热量传递的快慢和效率的高低。
传热系数越大,热量传递越快,传递效率越高。
在工程领域中,了解和掌握传热系数的大小和变化规律,对于优化和提高热传递过程具有重要意义。
三、传热系数的影响因素传热系数的大小受多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 材料的热导率:热导率是材料传导热量的能力,热导率越大,传热系数也越大。
2. 界面热阻:热量在不同介质之间传递时,界面热阻会阻碍热量的传递,增大传热系数。
3. 流体的流动状态:对于流体传热过程,流体的流速和流动状态对传热系数有显著影响。
4. 温度差:温度差越大,热量传递越快,传热系数也越大。
四、传热系数的应用领域传热系数在工程实践中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 热交换器设计:在热交换器的设计中,传热系数的大小直接影响着热交换器的传热效率和性能。
2. 建筑物节能:通过研究和优化建筑物的传热系数,可以有效提高建筑物的节能性能,减少能源消耗。
3. 热工流体系统:在热工流体系统中,传热系数的大小对于热能的传递和转化起着至关重要的作用。
4. 电子器件散热:电子器件在工作过程中会产生大量的热量,通过研究传热系数可以提高散热效果,保证电子器件的正常运行。
传热系数作为描述热传递过程的一个重要参数,对于工程领域具有重要意义。
了解和掌握传热系数的定义和影响因素,可以帮助我们优化和提高热传递过程的效率和性能。
传热系数与导热系数的定义和区别传热系数和导热系数是热传导和对流传热过程中常用的物理量,但它们的定义和应用场景有所不同。
本文将介绍它们的定义和区别,并探讨它们在实际应用中的应用。
下面是本店铺为大家精心编写的3篇《传热系数与导热系数的定义和区别》,供大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
《传热系数与导热系数的定义和区别》篇1一、传热系数的定义和应用传热系数(Heat Transfer Coefficient,简称 HTC)是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为 1 度 (K/),单位时间内通过 1 平方米面积传递的热量,单位是瓦/(平方米·度)(W/·K,此处K 可用代替)。
传热系数不是描述物质物理性的物理量,它会随着不同的外界条件而发生变化,例如温度、流速、流量等。
传热系数通常用于描述热传导和对流传热过程中的热量传递速率。
在热传导过程中,传热系数与材料的热导率、厚度、表面温度等因素有关;在对流传热过程中,传热系数与流体的速度、温度、粘度等因素有关。
二、导热系数的定义和应用导热系数(Thermal Conductivity,简称 k)是指在稳定传热条件下,1m 厚的材料,两侧表面的温差为 1 度 (K/),在 1 小时内,通过 1 平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/m·K,此处的[UNK] 可用代替)。
导热系数是表明物质导热能力大小的一个指标,只决定于物质本身的物理特性,而与外部条件没有关系。
导热系数通常用于描述材料的热传导性能,如金属、陶瓷、塑料等。
它的大小决定了材料传导热量的能力,导热系数越大,材料传导热量的能力越强。
在实际应用中,导热系数常用于材料的选材和热传导系统的设计。
三、传热系数与导热系数的区别传热系数和导热系数都是描述热传导和对流传热的物理量,但它们的定义和应用场景有所不同。
1. 定义不同:传热系数是一个过程量,不是描述物质物性的物理量。
实验三空气在圆直管内作强制湍流时给热系数测定实验一、实验目的1、学习测定传热系数和给热系数的方法。
2、加强对传热理论的理解。
3、学习化工中常用的准数关联方法及对数坐标纸的使用。
二、实验原理1、从传热原理知道,对于稳态传热有:Q=Vs·ρ·Cp·(t2-t1)=K·A·Δtm=α·A·Δt即K= Vs·ρ·Cp·(t2-t1)/ A·Δtm其中Δtm= t2-t1 / ln[(T-t2)/(T-t1)] (℃)由于蒸汽冷凝热阻与黄铜管壁热阻远小于内管空气对流给热热阻,可以忽略不计,故有K ≈α2、由因次分析可得知,空气在圆直管内强制湍流传热中,有:Nu=C·Rem 式中μρdu=Re将上式两边取对数得:lgNu=lgC+mlgRe可见,若以Nu与Re在双对数坐标纸上标绘,应得斜率为m截距为lgC的直线。
3、上面式中符号意义Q ——传热速率,W;Vs——空气在实验状态下的体积流量,m3/sA——传热面积,m2K——总传热系数,W/(m2·K)Δtm——传热平均温度差,℃α——空气侧对流给热系数,W/(m2·K)Δt——给热温度差,℃t1 、t2——被加热流体进出口温度,℃ρ——空气在实验状态下的密度,m3/KgCp——空气比定压热容,J/(kg·K)4、有关参数的测定空气温度t1 、t2——用热电偶测出电位数值,经转换用数码显示仪显示空气流量——用转子流量计测出蒸汽压力——用弹簧压力计测得三、实验装置1、实验装置结构及流程见图2、套管换热器尺寸:内管为黄铜管,Φ31mm×3.5mm,L=1.6m,套管为50mm水煤气管,并覆以保温材料。
四、实验方法1、首先熟悉实验原理和实验装置结构及流程2、正确操作顺序:(1)启动罗茨鼓风机,并打开空气调节阀,使空气进入套管换热器内管(2)打开电热锅炉注水阀,向锅炉注水至1/2~2/3液面处,打开加热器开关,加热并产生一定压力的蒸汽(3)打开电热锅炉的出口调节阀,让蒸汽进入套管,并排放套管内空气,仪表盘动态显示系统各温度值(4)按动“显示数据”按钮,调入原始数据记录表(5)待系统稳定后,按动“确定”按钮,当前一组数据计入原始数据表,在整个测量范围内划分为8个以上测点,并按上述方法记录各组数据(6)按动“处理数据”按钮,进入数据处理环境界面,按动“显示结果”按钮,便可查看数据处理结果数据表、曲线及其回归方程式五、实验结果1、PCE-ES处理结果:2、Excel数据处理结果:六、思考题1、影响对流传热系数的因素有哪些?答:①流体的物性与种类;②流体流动的原因;③流体流动的状态;④传热面的形状;⑤位置与大小等;即可用表达式表示为α=f(ρ,μ,Cp,λ,u,L,βg△T)。
实验三 传热系数K 和给热系数α的测定一、 实验目的1. 了解间壁式传热元件和给热系数测定的实验组织方法;2. 学会给热系数测定的试验数据处理方法;3. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验原理在工业生产中,间壁式换热器是经常使用的换热设备。
热流体借助于传热壁面,将热量传递给冷热体,以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器,应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外,换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率,提高换热器的传热系数以强化传热过程,在生产实践中是经常遇到的问题。
列管换热器是一种间壁式的传热装置。
冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成,其所涉及的热量衡算为:1212()()()()h h w c c w mw w Q KA T t Q A T t Q A t t A Q t t ααλδ=-=-=-=- 1122111w w w w h h m c c T t t t t t T tQ A A A KA δαλα----==== 1h h m c cK A A A A A A δαλα=++在所考虑的这个传热过程忠,所涉及的参数共有13个,采用因次分析方法 :π=13-4=9个无因次数群。
该方法的基本处理过程是将研究的对象分解成两个或多个子过程 。
即:12(,)K f αα≈分别对α1、α2进行研究:1111111(,,,,,)p f d u c αρμλ=无因次处理得:0(,)Re Pr p b c c d du f Nu a μαρλμλ=→= 1)传热系数K 的实验测定热量衡算式:21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式:m Q KA t =∆ 其中:12211221()()lnm T t T t t T t T t ---∆=--两式联立,得:21()c c pc mq c t t K A t ρ-=∆2)给热系数α的实验测定热量衡算式:21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式: c mc Q A t α=∆ 其中:2121()()lnw w mc w w t t t t t t t t t ---∆=--下上上下两式联立,得:21()c c pc c mcq c t t A t ρα-=∆三、实验装置及流程图本实验选用空气作为冷流体 华理是冷却水,水蒸汽作为热流体。
传热系数K 和给热系数α的测定 一. 实验目的 1. 了解间壁式传热元件的研究和给热系数测定的实验组织方法; 2.
掌握借助于热电偶测量壁温的方法; 3.
学会给热系数测定的试验数据处理方法; 4. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途
径。
二. 基本原理
1.传热系数K 的理论研究
在工业生产和科学研究中经常采用间壁式换热装置
来达到物料的冷却和加热。
这种传热过程系冷、热流体
通过固体壁面进行热量交换。
它是由热流体对固体壁面
的
对流给热,固体壁面的热传导和固体对冷流体的对
流给热三个传热过程所组成。
如图1所示。
由传热速率方程知,单位时间所传递的热量
Q=()t T KA - (1) 而对流给热所传递的热量,对于冷、热流体均可由牛顿冷却定律表示
Q=()1w h h t T A -α (2)
或 Q=()t t A w c c -2α (3)
对固体壁面由热传导所传递的热量,则由傅立叶定律表示为
Q ()21w w m t t A -⋅=δ
λ (4) 由热量平衡和忽略热损失,可将(2)、(3)、(4)式写成如下等式
Q=KA
t T A t t A t t A t T c c w m w w h h w 1
112211-=-=-=-αλδα (5)所以 c c m h h A A A K αλδα111
++=
(6) ()22222111111,,,,,,,,,,,,u c u c d f K p p λμρδλλμρ==()5,2,6f (7)
从上式可知,除固体的导热系数和壁厚对传热过程的传热性能有影响外,影响传热过程的参数还有12个,这不利于对传热过程作整体研究。
根据因次分图1传热过程示意图
析方法和π定理,热量传递畴基本因次有四个:[L],[M],[T],[t] ,壁面的导热热阻与对流给热热阻相比可以忽略
K ≈()21,ααf (8)
要研究上式的因果关系,尚有π=13-4=9个无因次数群,即由正交网络法每个水平变化10次,实验工作量将有108次实验,为了解决如此无法想象的实验工作量,过程分解和过程合成法由此诞生。
该方法的基本处理过程是将(7)式研究的对象分解成两个子过程如(8)式所示,分别对21,αα进行研究,之后再将21,αα合并,总体分析对K 的影响,这有利于了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。
当1α>>2α时,2α≈K ,反之当1α<<2α时,1α≈K 。
欲提高K 设法强化给热系数小的一侧α,由于设备结构和流体已定,从(9)式可知,只要温度变化不大,1α只随1u 而变,
()1111111,,,,,λμραp c u d f = (9) 改变1u 的简单方法是改变阀门的开度,这就是实验研究的操作变量。
同时它提示了欲提高K 只要强化α小的那侧流体的u 。
而流体u 的提高有两种方法:
(1)增加流体的流量;
(2)在流体通道中设置绕流构件,导致强化给热系数。
由(9)式,π定理告诉我们,π=7-4=3个无因次数群,即:
()1111111,,,,,λμραp c u d f = ⇒
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λμμ
ρλαp c du f d , (10) 经无因次处理,得: c b o a Nu Pr Re = (11) 如果温度对流体特性影响不大的系统,并且温度变化围不大,则式(11)可改写为:b a Nu Re =
式中:c o a a Pr =。
2.传热系数K 和α的实验测定
实验装置的建立依据如下热量衡算式和传热速率方程式,它是将(5)和(6)式联立,则
KA ∆t m = W c ρc C pc (t 2-t 1) (12)
其中 1
212m t T t T ln )t T ()t T (t -----=∆ (13) m
pc c c t A t t C W K ∆-=)
(12ρ (14) ()
()
1212t t c W t A t t c W t A pc c c mh h h pc c c mc c c -=∆-=∆ραρα 其中: 1
212ln )()(t t t t t t t t t m m m m mc -----=∆下上下上 (15) 下上下上m m m m mh t T t T ln )t T ()t T (t -----=
∆ (16) ---------若实验物系选定水与水蒸汽,由(8)、(9)式告诉我们,实验装置中需要确定的参数和安装的仪表有:
A-------------由换热器的结构参数而定;
W c ------------测冷流体的流量计;
t 1、t 2---------测冷流体的进、出口温度计;
T 、P---------测热流体的温度计,蒸汽压力;
C pc ------------由冷流体的进、出口平均温度决定;
下上、m m t t ---由热电偶温度计测定。
将以上仪表、换热器、气源、及管件阀门等部件组建成如下实验装置图。
三.实验装置图
四.实验步骤
1.先开蒸汽加热开关, 再开气源和空气转子流量计。
2.打开不凝性气体放气阀,“开-关”重复三次。
3.整个实验操作控制蒸汽压力恒定在0.05Mpa以下某一刻度,改变唯一操作变量即空气转子流量计阀门开度,达到改变流速的目的。
4.实验布点采用小流量和打流量分别布点集中原则,因为是直线原因。
5.待冷流体出口温度显示值保持5min以上不变时方可同时采集实验数据。
6.实验结束时,先关蒸汽进口调节阀,保持空气继续流动10min,以足够冷却壁温,保护热电偶接促正常。
7.上机数据处理的直线相关系数要求R≥0.93,否则,实验重做。
五.实验结果及数据处理
六. 实验结果讨论与分析
1、从理论及经验公式可知:Nu=0.023R e0.8Pr0.4。
而此公式适用的条件是:
(1)光滑管R e>10000即流动是充分湍流的,这一点是重要的;
(2)0.7<P r<160;
(3)流体是低粘度的(不大于水粘度的2倍);
(4)l/d>30~40即进口段只占总长的很小一部分,而管流动是充分发展的。
本实验关联的N u=0.030R e0.778P r0.4与理论公式作比较有偏差,造成偏差的原因可能有哪些?
2、整理
2.0
4.08.0
8.0
4.0 023
.0
d u
μρ
λ
α=,由此式分析:物性参数中ρ、u、d对给热系数α的影响,其中哪个参数影响最大?。