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 200 mm 的石膏板和 25 mm 的木材组成,面积为 4 m²。外表面温度为 20 °C 和 -3 °C。 求通过墙体的热流量 Q̇。
由 100 mm 砖和 75 mm 矿棉组成的墙,将 20 °C 的房间与 -9 °C 的室外空气隔开。对流换热系数室内为 6 W/(m²·K),室外为 25 W/(m²·K),墙面积为 6 m²。 求墙体的总传热系数 U。
一台管壳式换热器(单壳程、双管程)须传递 260 kW。热流体从 170 °C 冷却到 85 °C,冷流体从 25 °C 加热到 55 °C。该布置的 LMTD 修正系数为 F = 0.85,U = 300 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 = 2.5 kJ/(kg·K))在内管中流动,从 120 °C 冷却到 50 °C。 环隙中的水(1 kg/s,cp = 4.18 kJ/(kg·K))以 20 °C 进入。内管直径为 25 mm,U = 150 W/(m²·K) 以该直径为基准。求所需的管长 L。
答案: Q̇ = 69.51 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: U = 0.4503 W/(m²·K)
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 = 12.06 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 = 349.3 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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