热传导
- 傅里叶定律
- Q̇ = kAΔT/L
- 导热热阻
- R = L/(kA)
- 对流热阻
- R = 1/(hA)
- 串联热阻
- Q̇ = ΔTtotal/ΣR
- U 值
- U = 1/(ΣR·A)
公式表、每个专题的关键方法步骤和 4 道练习题,完整解答附在最后。
一面墙由 50 mm 的发泡聚苯乙烯和 150 mm 的石膏板组成,面积为 10 m²。外表面温度为 22 °C 和 -5 °C。 求通过墙体的热流量 Q̇。
由 250 mm 矿棉和 25 mm 玻璃组成的墙,将 22 °C 的房间与 5 °C 的室外空气隔开。对流换热系数室内为 8 W/(m²·K),室外为 30 W/(m²·K),墙面积为 6 m²。 求墙内表面的温度 Ts。
一台管壳式换热器(单壳程、双管程)须传递 640 kW。热流体从 160 °C 冷却到 85 °C,冷流体从 20 °C 加热到 35 °C。该布置的 LMTD 修正系数为 F = 0.8,U = 1000 W/(m²·K)。求所需的传热面积 A。
在逆流套管式换热器中,热油(1 kg/s,cp = 2.3 kJ/(kg·K))在内管中流动,从 115 °C 冷却到 55 °C。 环隙中的水(0.8 kg/s,cp = 4.18 kJ/(kg·K))以 25 °C 进入。内管直径为 20 mm,U = 400 W/(m²·K) 以该直径为基准。求所需的管长 L。
答案: Q̇ = 116.8 W
热阻:通过串联各层的稳态热流类似于通过串联电阻的电流:Q̇ = ΔT/ΣR,导热层 R = L/(kA),对流表面 R = 1/(hA)。各层的温降与其热阻成正比。
答案: Ts = 21.67 °C
热阻:通过串联各层的稳态热流类似于通过串联电阻的电流:Q̇ = ΔT/ΣR,导热层 R = L/(kA),对流表面 R = 1/(hA)。各层的温降与其热阻成正比。
答案: A = 8.719 m²
LMTD method: the temperature difference between the streams changes along the exchanger, so the rate equation uses its logarithmic mean: Q̇ = U·A·ΔTlm, with ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), where ΔT₁ and ΔT₂ are the differences at the two ends. Counter-flow gives a larger ΔTlm than parallel flow for the same inlet and outlet temperatures.
逆流时,热流体入口对着冷流体出口,热流体出口对着冷流体入口。
答案: L = 142.2 m
LMTD method: the temperature difference between the streams changes along the exchanger, so the rate equation uses its logarithmic mean: Q̇ = U·A·ΔTlm, with ΔTlm = (ΔT₁ − ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂), where ΔT₁ and ΔT₂ are the differences at the two ends. Counter-flow gives a larger ΔTlm than parallel flow for the same inlet and outlet temperatures.
逆流时,热流体入口对着冷流体出口,热流体出口对着冷流体入口。
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