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传热学三大基本公式Nu = 2+0.6(Re^1/2)(Pr^1/3) 。
F=Q/kK*△tm F 是换热器的有效换热面积。
Q 是总的换热量。
k 是污垢系数一般取0.8-0.9K。
是传热系数。
△tm 是对数平均温差。
传热学三种传热方式可以分开学。
传热学相较于理论力学，工程热力学，流体力学而言还是比较简单的，一般大学生掌握了高等数学完全可以自学的。
学习传热学必须有耐心，了解几种换热方式和常见的几个常数公式（努谢尔特数、格拉晓夫数、伯努利常数，傅里叶常数，而且常常推导下几个常用常数公式间的关系，你会惊奇地发现他们其实不少是远亲的），其实解决传热学问题绝大多数都是在和导热系数较劲，有时候是直接涉及。
扩展资料：在热对流方面，英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。
传热学作为学科形成于19世纪。
1804年，法国物理学家毕奥在热传导方面得出的平壁导热实验结果是导热定律的最早表述。
稍后，法国的傅里叶运用数理方法，更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。
1860年，基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体，论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大，并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等，被后人称为基尔霍夫定律。
传热的三种方式：热的传递是由于物体内部或物体之间的温度差引起的。
若无外功输入，根据热力学第二定律，热量总是自动地从温度高的地方传递至温度较低的地方。
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流、热辐射，下面分别介绍这三种传热方式（一）热传导物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子，原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导。
热传导的基本计算公式是傅立叶定律：在单位时间内热传导方式传递的热量与垂直于热流的截面积成正比，与温度梯度成正比，负号表示导热方向与温度梯度方向相反。
其中Q表示热流率，单位为W; dT/dx为温度梯度，单位为°C/m ;A为导热面积，单位为m2；λ为材料的导热系数，又称热导率，单位为W/(m°C) ，也可以为W/(mK) 。
化工原理传热计算传热计算是化工原理中的重要内容之一，它主要用于分析和预测化工过程中的传热效果，以确定传热设备的尺寸和操作参数。
传热计算涉及热传导、对流传热和辐射传热三种传热方式，而传热计算的基本原理是热传递方程。
下面将详细介绍传热计算的基本原理和方法。
传热计算的基本原理是热传递方程，热传递方程是通过数学表达式来描述和计算物体之间的热量传递过程。
常用的热传递方程有热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程。
热传导方程是描述物质内部传热过程的方程，其基本形式为Fourier 定律：Q/t=-λA(∆T/∆x)其中，Q/t表示单位时间内传递的热量，λ表示物质的热导率，A表示传热面积，∆T/∆x表示温度梯度。
对流传热方程是描述物体表面传热过程的方程，其基本形式为牛顿冷却定律：Q/t=hA(∆T)其中，h表示传热系数，A表示传热面积，∆T表示温度差。
辐射传热方程是描述物体间通过辐射传热的方程，其基本形式为斯特藩-波尔兹曼定律：Q/t=εσA(T1^4-T2^4)其中，ε表示发射率，σ表示斯特藩-波尔兹曼常数，A表示传热面积，T1和T2表示物体的温度。
根据传热的具体情况和传热方式，可以选择适用的热传递方程来进行传热计算。
传热计算的方法主要有传热计算公式和传热计算软件两种。
传热计算公式是根据传热方程进行推导和计算得到的。
例如，通过对热传导方程进行变形和积分，可以得到传热器的传热速率和传热面积之间的关系，从而确定传热器的尺寸。
传热计算软件是通过计算机模拟和数值计算来进行传热计算的工具。
目前市场上有很多专业的传热计算软件，例如ASPEN、HEXTRAN和HTRI等。
这些软件可以根据传热方程和物性数据，通过建立模型和求解方程组，进行传热过程的预测和分析。
传热计算软件的优点是计算速度快、结果准确，并且可以进行复杂的传热计算，但需要一定的计算机技术和软件操作技能。
在进行传热计算时，需要明确传热参数和计算目标，并确定适用的传热方程和计算方法。
传热物理量与传热基本方程一、传热中的一些物理量和单位：1.热量：是能量的一种形式。
用Q表示，[J]；2.传热速率：单位时间内传递的热量q=Q/t,J/s即[w ]；3.热强度（热通量、热流密度）：Q/QS单位时间、单位传热面积所传递的热量。
[ w/m2]；4.焓:单位质量的物质所具有的热量称为焓。
[J/㎏]或[J/mol]5.潜热：单位质量的物体在一定的温度下发生相变时所吸收或放出的热量；6.恒压比热：压强恒定时（常指一个绝对大气压）单位质量的物体温度升高1[K]时所需要的热量。
[J/㎏-1.K-1 ]或[J/mol-1.K-1]；7.显热：物体的质量与比热及温度变化值的乘积。
[Q B=m.C F.△T]。
二.稳态传热与非稳态传热当与热流方向垂直的任一截面上、某点的温度和传热速率随位置变化而不随时间而变化时，称为稳态传热。
当与热流方向垂直的任一截面上、某点的温度和传热速率既随位置变化又随时间而变化时，称为非稳态传热。
三、工业上的换热方法1.直接换热（混合式换热）冷热两种流体在换热中直接混合而交换。
例如:硫酸工业中，对高温的炉气进行降温，就是用冷水与直接接触进行换热。
2.间壁换热：冷热流体处于固体壁面的两侧，热流体将热量传给壁面，通过间壁由另一壁面将热量传给冷流体。
3.蓄热式换热：热流体通过炉内，放出热量使炉温升高，然后将需要加热的冷流体通过炉内，吸收热量炉温下降，然后使热流体再次入炉，如此交替使冷、热流体换热。
四，热量传递的基本方式1.导热（热传导）：物体分子振动或物体内部自由电子的转移而引起的传热过程。
（可以发生在固、液、气三相中。
）2.热对流（给热）：流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程。
（仅发生在流体中，如气体、液体。
）3.热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。
（固、液、气都可以进行热辐射，一般以上才考虑热辐射影响。
）五.总传热速率方程a=KS△t m q∝s△t m q=△t m/(1/KS）=传热推动力/传热阻力—传热速率[w ]；—总传热系速[w/m2℃ ]；—传热面积[ m2]；—平均温度差[ ℃ ]。
传热基本方程及传热计算传热是热能在不同物体之间由高温物体向低温物体传递的过程。
根据传热的方式不同，传热可以分为三种基本模式：传导、对流和辐射。
1.传导：传导是在物质内部进行热能传递的过程，它是由物质内部粒子的碰撞引起的。
传导传热的基本方程是傅里叶热传导定律，它的表达式为：q = -kA(dT/dx)其中，q表示单位时间内通过传导传递的热量，在国际单位制中以瓦特（W）表示；k是物质的热导率，表示物质传热的能力，单位是瓦特/米·开尔文（W/m·K）；A是传热面积，表示热量传递的面积；(dT/dx)表示温度梯度，即温度随长度的变化率。
2.对流：对流是通过流体介质（如气体或液体）的流动来传递热量的过程。
对流传热的基本方程是牛顿冷却定律，它的表达式是：q=hA(T1-T2)其中，q表示单位时间内通过对流传递的热量，在国际单位制中以瓦特表示；h是对流传热的热传递系数，表示流体传热的能力，单位是瓦特/平方米·开尔文（W/m^2·K）；A是传热面积，表示热量传递的面积；T1和T2是两个物体之间的温度差。
3.辐射：辐射是通过电磁波的辐射来传递热量的过程。
辐射传热的基本方程是斯特藩-玻尔兹曼定律，它的表达式是：q=εσA(T1^4-T2^4)其中，q表示单位时间内通过辐射传递的热量，在国际单位制中以瓦特表示；ε是物体的辐射率，表示物体辐射的能力；σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，它的值约为5.67×10^-8瓦特/(平方米·开尔文的四次方)；A 是传热面积，表示热量传递的面积；T1和T2是两个物体的绝对温度，单位为开尔文（K）。
传热计算可以根据以上基本方程进行。
首先，需要确定相关的参数，如热导率、热传递系数和辐射率等。
然后，可以使用适当的方程计算传热速率。
最后，根据传热速率和传热时间，可以计算传输的总热量。
传热计算可以应用于很多领域，如建筑、工程、材料和环境等。
它可以帮助我们设计高效的热交换设备、优化能源利用和节约能源。
热传导的计算方法热传导是热量从高温区域向低温区域传递的过程。
在工程领域中，了解和计算热传导非常重要，因为它直接关系到热能的利用和传递效率。
本文将介绍一些常用的热传导计算方法，并通过具体示例来说明它们的应用。
1.导热方程导热方程是最基本的热传导计算方法之一。
它描述了热传导过程中的温度变化，并利用热扩散系数、温度梯度和物质的热容量等参数进行计算。
导热方程的通用形式为：q = -k * A * ΔT/Δx，其中q表示热流量，A表示传热面积，ΔT表示温度差，Δx表示距离，k表示热导率。
例如，假设我们要计算热量从金属块的一侧传导到另一侧的情况。
已知金属块的热导率为0.2W/(m·K)，距离为0.5m，温度差为50℃，传热面积为1m²。
利用导热方程，我们可以计算出热流量为q = -0.2 * 1 * 50/0.5 = -20W。
2.热传导方程热传导方程是导热方程的一种特殊形式，适用于热传导速率与温度变化成正比的情况。
具体来说，热传导方程可以通过考虑温度分布的变化来计算热传导速率。
它的通用形式为：q = -k * A * dT/dx，其中q表示热流量，A表示传热面积，dT表示温度变化，dx表示位置的变化，k表示热导率。
以一个简单的例子来说明，假设我们要计算热量从一段铁棒的一端传导到另一端的情况。
已知铁的热导率为80W/(m·K)，位置变化为1m，温度变化为100℃，传热面积为2m²。
利用热传导方程，我们可以计算出热流量为q = -80 * 2 * 100/1 = -16000W。
3.有限元法有限元法是一种基于数值模拟的热传导计算方法。
它将连续介质离散化为多个小单元，并利用数学建模和计算技术进行模拟。
有限元法可以用来计算复杂几何形状和非线性材料的热传导问题。
例如，假设我们要计算一个复杂形状的导热板的热传导问题。
我们可以将导热板离散化为多个小单元，并在每个单元内进行温度和热量分布的计算。
传热基本方程及传热计算第三节传热基本方程及传热计算从传热基本方程m t kA Q ?= （４－１１）或传热热阻传热推动力==kA t Q m 1 （４－１１ａ）可知，要强化传热过程主要应着眼于增加推动力和减少热阻，也就是设法增大m t ?或者增大传热面积Ａ和传热系数Ｋ。
在生产上，无论是选用或设计一个新的换热器还是对已有的换热器进行查定，都是建立在上述基本方程的基础上的，传热计算则主要解决基本方程中的m t K A Q ?,,,及有关量的计算。
传热基本方程是传热章中最主要的方程式。
一、传热速率Ｑ的计算冷、热流体进行热交换时，当热损失忽略，则根据能量守恒原理，热流体放出热量h Q ，必等于冷流体所吸收的热量c Q ，即c n Q Q =，称之热量衡算式。
1． 1．无相变化时热负荷的计算（1）（1）比热法()()1221t t c m T T c m Q pc c ph h -=-= （4-12）式中 Q ——热负荷或传热速率，J.s -1或W ； c h m m ,——热、冷流体的质量流量，kg.s -1；phpc c c ,——冷、热流体的定压比热，取进出口流体温度的算术平均值下的比热，k Ｊ.（kg.k ）-1；21,T T ——热流体进、出口温度，Ｋ（°C ）； 21,t t －冷流体的进出口温度，Ｋ（°C ）。
（２）热焓法)(21I I m Q -= （４－１３）式中 1I ——物料始态的焓，k Ｊ.kg -1； 2I ——物料终态的焓，k Ｊ.kg -1。
２．有相变化时热负荷计算Gr Q = （４－１４）式中 G ——发生相变化流体的质量流量，kg.s -1； r ——液体汽化（或蒸汽冷凝）潜热，k Ｊ.kg -1。
注意：在热负荷计算时，必须分清有相变化还是无相变化，然后根据不同算式进行计算。
对蒸汽的冷凝、冷却过程的热负荷，要予以分别计算而后相加。
当要考虑热损失时，则有：损Q Q Q c h +=通常在保温良好的换热器中可取h Q Q ）（损%5~2=三、平均温度差m t ?的计算在间壁式换热器中，m t ?的计算可分为以下几种类型：１．１．两侧均为恒温下的传热两侧流体分别为蒸汽冷凝和液体沸腾时，温度不变，则：m t ?＝Ｔ－t ＝常数２．２．一侧恒温一侧变温下的传热可推得计算式为：()()21212121ln ln t t t t t T t T t T t T t m -?=-----=（４－１５）式中m t ?为进出口处传热温度差的对数平均值，温差大的一端为1t ?，温差小的一端为2t ?，从而使上式中分子分母均为正值。
化工原理传热过程的计算讲义一、导言传热是化工过程中非常重要的一环，它涉及到物质热量的传递与转换。
在化工原理中，传热过程的计算是一个非常重要的技术，它在化工装置的设计、运行与优化中发挥着重要作用。
本篇文章将重点介绍化工原理传热过程的计算，包括传热的基本方法、传热系数的计算、传热器的设计等内容。
二、传热的基本方法传热可以通过三种基本方法进行，即传导、对流和辐射。
具体计算传热过程时需要结合实际问题选择合适的方法。
1.传导：传导是指物质内部热量的传递。
传导热量的传导方程可以通过傅里叶定律来描述，即Q=kAΔT/Δx，其中Q为传导热量，k为传导系数，A为传热面积，ΔT为温度差，Δx为热传导距离。
2.对流：对流是指通过流体介质的热量传递。
对流热量传递的计算需要考虑流体的性质以及传热的边界条件。
对于强制对流，我们可以使用恩塞定律来计算，即Q=hAΔT，其中Q为传热热量，h为传热系数，A为传热面积，ΔT为温度差。
而自然对流的计算需要考虑流体的性质以及传热的边界条件。
3.辐射：辐射是指通过电磁波的热量传递。
辐射热量传递的计算需要考虑物体的辐射系数、表面特性以及温度差。
三、传热系数的计算传热系数是用来描述传热过程中的传热能力的参数。
在化工原理中，传热系数需要根据具体问题来进行计算。
1.对流传热系数的计算：对流传热系数的计算需要结合实际问题考虑流体的性质以及传热的边界条件。
通常可以通过实验数据、经验公式或者数值模拟等方法来计算。
2.传导传热系数的计算：传导传热系数的计算需要考虑传导过程中的材料的性质，包括导热系数、导热面积等。
通常可以通过实验数据、经验公式或者数值模拟等方法来计算。
3.辐射传热系数的计算：辐射传热系数的计算需要考虑物体的辐射系数、表面特性以及温度差。
通常可以通过实验数据、经验公式或者数值模拟等方法来计算。
四、传热器的设计传热器是化工装置中用于传热的核心设备之一，它的设计直接影响传热效果与能耗。
在传热器的设计中需要考虑以下几个方面：1.传热面积的确定：根据传热的需求以及传热系数的计算结果，确定传热面积的大小。
传热计算传热计算分为两种：设计计算——据任务给定热负荷，确定换热器面积；校核计算——对已有换热器，计算其热负荷、或流体流量、或流体出口温度。
计算基础：热量衡算（即能量衡算）传热速率方程（多用无壁温的总方程）4-4-1能量衡算与推导柏式的能量衡算相比较，在换热器中，①器内无“外功”加入；②位能较小（∵换热器多横置，竖置时△Zmax≤6m），动能变化也较小（∵只有管程流体在分配头处才有些变化），∴一般忽略；③∵流阻转换的热量与热负荷相比很小，∴忽略。
换热器的能量衡算只考虑间壁两侧流体的“焓衡算”。
设换热器绝热，Q L=0；则单位时间内热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量：W h(H h1-H h2)=W c(H c2-H c1)=Q(4-30)或(W△H)h=(W△H)c=Q其中的△H不外有下列三种基本形式：①无相变，c p=常数；△H h=c ph（t2-t1）或△H c=c pc（T1-T2）②有相变：△H=r③相变加温变：△H=r+c p△T（/△t）根据实际情况可能组合出许多热量衡算公式。
4-2-2总传热速率微分方程和总传热系数一、总传热速率微分方程∵稳定的间壁传热，流体的对流传热速率Q=间壁的导热速率Q。
∴计算时可任取某侧流体或间壁作为计算对象。
但是，计算式中都涉及壁温，它既难侧又难求取（试差）仿多层平壁，将同一横截面上的两侧流体分别“绝热混合”，它们的差值做为截面传热的中推力，即：式也可以写成：dQ=k(T-t)dS=k△tdS(3-34)对应不同的传热面有：dQ=K i(T-t)dS i=K m(T-t)dS m=K o(T-t)dS o注意①K与α相同处：“局部中传热系数”，计算时取均值②K与dS--对应。
Ki～Km～Ko：二、总传热系数K由和（3--34）：基于不同的传热面：即：换热器在实际进行中，∵流体中结晶等的沉淀、结垢、结焦、聚合或冷却水中的藻类、细菌或流体对管才的腐蚀等原因，都会在管壁上形成污垢层。
第三节传热基本方程及传热计算
从传热基本方程
(4-１1) 或
(4-11ａ)
可知,要强化传热过程主要应着眼于增加推动力与减少热阻,也就就就是设法增大或者增大传热面积A与传热系数K。
在生产上,无论就就是选用或设计一个新得换热器还就就是对已有得换热器进行查定,都就就是建立在上述基本方程得基础上得,传热计算则主要解决基本方程中得及有关量得计算。
传热基本方程就就是传热章中最主要得方程式。
一、传热速率Q得计算
冷、热流体进行热交换时,当热损失忽略,则根据能量守恒原理，热流体放出热
量，必等于冷流体所吸收得热量，即,称之热量衡算式。
1．1、无相变化时热负荷得计算
（1）(１）比热法
(4-１2）式中——热负荷或传热速率,Ｊ、s－1或W;
——热、冷流体得质量流量,kｇ、s－1;
——冷、热流体得定压比热，取进出口流体温度得算术平均值下得比热,
ｋＪ、(kg、k)-1;
——热流体进、出口温度,Ｋ(°Ｃ);
－冷流体得进出口温度,K(°C)。
（2)热焓法
(４-13)
式中——物料始态得焓,kJ、ｋg-1;
——物料终态得焓,kJ、kg-1。
2、有相变化时热负荷计算
(４－１４)
式中——发生相变化流体得质量流量,kg、ｓ-１;
——液体汽化（或蒸汽冷凝）潜热,kＪ、kg-1。
注意:在热负荷计算时,必须分清有相变化还就就是无相变化,然后根据不同算式进行计算。
对蒸汽得冷凝、冷却过程得热负荷，要予以分别计算而后相加。
当要考虑热损失时,则有:
通常在保温良好得换热器中可取
三、平均温度差得计算
在间壁式换热器中,得计算可分为以下几种类型：
１．1、两侧均为恒温下得传热
两侧流体分别为蒸汽冷凝与液体沸腾时,温度不变,则：=Ｔ-t=常数
２．2、一侧恒温一侧变温下得传热
可推得计算式为:
(４-１5)
式中为进出口处传热温度差得对数平均值,温差大得一端为,温差小得一端为,从而使上式中分子分母均为正值。
当/2时,则:,即可用算术平均值。
３．３、两侧均为变温下得稳定传热
其计算式与式（４-１5）完全一致。
４．4、复杂流动时得计算
流体就就是复杂错流与折流时,其得计算较为复杂,一般用下式计算:
(4-16)
式中——为按逆流操作情况下得平均温度差,
——为校正系数,为P,R两因数得函数,即:=ｆ（P，R)，对于各种换热情况下得值,可在有关手册中查到。
得计算要注意：
（1）(1)计算通常用式(4-１５）所示得对数平均温度差，当／２时，可用算术平均值代替。
（2）(2)为避免不同操作条件下得计算错误，最好用图示出流动方向并注明温度:
逆流
(3）当冷、热流体操作温度一定时,总大于。
当要求传热速率一定时,逆流所需得设备投资费用及操作费用均少于并流,故工业生产得换热设备一般采用逆流操作。
四、总传热系数Ｋ得确定
总传热系数Ｋ值有三个来源:一就就是选取经验值ﻩ;二就就是实验测定值；三就就是计算。
１．1、换热器中总传热系数数值得大致范围
换热器中总传热系数K值,可参瞧天津大学编《化工原理》上册,Ｐ2３9表4－2及谭天恩等三人编《化工原理》上册P232表５-3。
K值变化范围很大,选取Ｋ值时应注意换热器型式及冷热介质均符合要求。
2．2、现场测定总传热系数
根据传热速率方程式,当传热量Q、传热面积A及平均温度差为已知时,则可测出某换热设备在该工艺条件下得K值。
3．3、总传热系数得计算
两流体通过间壁得传热过程就就是由热流体对管壁对流—管壁热传导—管壁对冷流体得对流所构成得串联传热过程,利用串联热阻得关系,即可导出总传热系数K得计算式。
若以传热管外表面积为基准,其对应得总传热系数K为:
(4-１７）同理,若以传热管内表面积为基准,其对应得总传热系数K为:
（4-１8)
若以传热管壁得平均面积为基准,其对应得总传热系数K为
(４-１9) 由此可见,所取基准传热面积不同，K值也不同,即。
当传热面积为平壁时，则:,此时得总传热系数K为:
（4-20) 当壁阻较小得多时,可忽略不计,此时K为:
(4－
21)
注意:
(１)总传热系数与传热面积得对应关系。
所选基准面积不同,总传热系数得数值也不同。
手册中所列得K值,无特殊说明,均视为以管外表面为基准得K值。
（2)管壁薄或管径较大时,可近似取，即圆筒壁视为平壁计算。
（3)总传热系数Ｋ值比两侧流体中α值小者还小。
(４)当时,壁阻可忽略不计时，则且
当时,壁阻可忽略不计时,则且
由此可知,总热阻就就是由热阻大得那一侧得对流传热所控制得，即两个对流传热系数相差较大时,要提高Ｋ值,关键在于提高α较小得;若两侧α相差不大时，则必须同时提高两侧得α值,才能提高K值。
五、污垢热阻
污垢得存在,将增大传热阻力,污垢热阻一般由实验测定，其数值范围可参瞧天津大学编《化工原理》上册附录二十二及谭天恩等三人编《化工原理》上册表5-2。
对传热面按平壁处理时,其总得热阻为:
（4-19)
式中为管壁两侧得流体得污垢热阻。
六、壁温得计算
壁温可按下式计算：
(4-20)
(4-21)
(4-２2) 壁温总就就是接近对流传热系数值大得一侧流体得温度。
壁温得具体计算过程需进行试差。
