模拟框架和边部传热
结构设计知识：热流模拟在结构设计中的应用
结构设计知识：热流模拟在结构设计中的应用热流模拟是一种常用的工程设计工具，用于预测物体或系统在热力学条件下的性能。
在结构设计中，热流模拟可以帮助工程师分析和优化结构的热传导性能，提高结构的耐久性和效率。
本文将介绍热流模拟在结构设计中的应用，并探讨其在不同领域的具体应用案例。
一、热流模拟的基本原理热流模拟是基于热传导的物理原理，通过计算流体或固体材料内部的温度分布和热传导路径，来预测物体或系统在不同热载荷下的响应。
热流模拟通常是通过有限元分析、计算流体力学等数值方法来实现的，其基本原理包括以下几个方面：1.热传导方程：热流模拟基于热传导方程，描述了热量在材料或流体中的传导过程。
热传导方程是一个偏微分方程，可以通过数值方法求解得到温度场的分布。
2.材料热物性：热流模拟需要考虑材料的热物性参数，如热导率、比热容等。
这些参数影响了材料的热传导性能，需要在模拟中进行准确的描述和输入。
3.边界条件：在进行热流模拟时，需要考虑物体的边界条件，包括外部环境的温度、边界的热辐射等。
这些条件对热流模拟的结果有重要影响，需要在模拟中进行合理的设定。
4.数值方法：热流模拟通常采用有限元分析或计算流体力学等数值方法进行求解。
这些数值方法需要考虑网格剖分、时间步长等参数，以获得准确的温度场分布。
基于以上基本原理，热流模拟可以帮助工程师分析和优化结构的热传导性能，从而提高结构的耐久性和效率。
二、热流模拟在结构设计中的应用热流模拟在结构设计中有广泛的应用，涉及到机械、航空航天、建筑等不同领域。
下面将分别介绍在这些领域中热流模拟的具体应用案例。
1.机械领域在机械领域，热流模拟可以用于分析和优化各种机械结构的热传导性能。
例如，汽车发动机的散热系统设计，需要考虑发动机内部的高温热源对散热系统的影响，通过热流模拟可以优化散热系统的设计，提高其散热效率。
另外，在机械零部件的设计中，热流模拟可以帮助工程师预测零部件在高温环境下的应力和变形，从而改进零部件的材料选择和结构设计。
板式换热器原理
板式换热器原理板式换热器是经过特殊设计的传热装置，主要用于换热介质之间的传热，由若干板片（通常为304或316不锈钢制成）及对应的连接件组成。
板式换热器把一股高温（或低温）液体经过相邻两隔板之间的空间传递热量，使另一股低温（或高温）液体温度达到所需要的温度，从而达到降温（或加热）的目的。
板式换热器的组成部件有框架，传热板（交换板），板夹，传热条，边板，液体进出口等。
传热板由若干片构成，每片传热板上下有水平宽槽，这种设计可以使液体流速降低，从而使换热效果更好。
板夹使每片传热板固定在框架上，传热条密封框架之间的空隙，避免传热介质的混合。
边板夹住每片传热板，从而使整个板式换热器结构牢固。
板式换热器的换热原理基于传热原理。
在板式换热器内，传热条和传热板之间的空隙称为传热界面，传热板的表面与流体的表面也是传热界面。
当热媒流出传热板表面时，热媒会传热到接触到它的其他表面，例如，在相邻两板之间的空间传热，因此，热量会由一个流体传给另一流体，由此使温度得以达到要求。
板式换热器的大小和结构设计都与其传热快慢有关，传热速度越快，就越能使温度得以快速恢复到要求的温度，因此，在选择板式换热器时，除了考虑其价格，还要考虑其传热效率。
板式换热器的优点在于其结构简单，机械强度高，占地面积小，换热空间大，可以较好的利用换热板的表面积。
其缺点在于操作，安装和维护费用比较高，重量较重，清洗困难，换热速率受各种因素影响，例如液体流速、液体粘度和温度等。
综上所述，板式换热器是广泛使用的换热设备，其原理基于传热原理，它结构简单，传热效率高，但需要较高成本。
因此，在选择和使用板式换热器时，应全面考虑换热器的传热效率、重量和价格等因素，以便合理选择和更好的使用换热器。
【2017年整理】comsol传热模块
传热模块是一个可选的包裹,扩展建模环境Multiphysics COMSOL®定制用户界面和功能优化分析的热传递。
这是发展,为广大受众包括人员、开发人员、教师和学生。
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传热参与几乎每一种物理过程,实际上它可以限制因素对许多过程。
因此,它的研究是至关重要的,并要求强大的传热分析工具实际上是普遍的。
进一步,传热经常一起出现,或因,其他的物理现象,使得这个模块的工程师在所有学科有用。
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这个模块的基本机制包括支持所有导电,对流和辐射传热。
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该传热模块用户手册介绍了基本的建模过程。
本教程部分呈现不同的物理接口模块新的功能模块在传热4.0物理接口•辐射参与媒体为一个更灵活的一般传热界面传热固体、液体、生物组织,散热,制品如共轭的热传递•新模型:锅炉采用辐射模型——参与媒体界面所有COMSOL手册使用一套排字一致的元素就是应该使你容易去遵循讨论,了解你可以期待在屏幕上看到的,不知道你必须进入数据的各种数据录入领域。
特别是,您应该意识到这些规定:•中用黑体字体显示的大小和风格表明,给出的单词(s)出现在COMSOL确切的桌面工具栏按钮,或者,在相应的提示)。
例如,我们经常提到模型建造者窗口,窗口是包含模型树。
高等热值交换技术 边界层的流动和换热
平均
1 L tw t f tw t f L 0 温差
1 Lq q L x x dx L 0 h dx L 0 Nu dx x x
qL 平均努塞尔数: Nu tw t f Nu 0.680Re1/ 2 Pr1/ 3 偏差2.4％ 1/ 2 1/3 Nu 0.664Re Pr
第三章 层流边界层的流动和换热
3-1 外掠平板层流边界层流动的相似解 h=f(u,tw,tf,λ,ρ,c,η,α,l,ψ)
流体平行外掠平板强迫对流换热的解，可以表示成特征数关联 式的形式，即
Nu=f(Re,Pr)
特征数关联式中变量个数大为减少，更突出地反映相关物理量 之间的依赖关系，及其对对流换热的综合影响。
1. 布拉修斯无量纲参数得到外掠平壁的层流边界层流 动的相似解； 2. 戈尔德斯坦研究在什么条件下，可实现相似变量的 变换而求得相似解； 3. 赛比西和布雷德肖 应用龙格-库塔法求得同样问题 的解； 4. 豪沃思用数值积分得到的结果如下表：
由上述计算得到的外掠 平壁层流边界层 流动的速度分布:
(1) 流动边界层厚度
这一结果与理论分析结果一致。附加项Ｐｒｆ／Ｐｒｗ 用以考虑物性变化和热流方向的影响。
43
作业：
1. 试证明:Prw<<1 的流体外掠平壁层流边界层流动换热的局 部努谢尔特数为：
Nu
1
Re x Pr
2
1
1
2
２. 试证明:Prw＞＞1 的流体外掠平壁层流边界层流动换热， 若假定速度分布与温度分布均为直线，使用积分方程求解证 明：
对有限控制容积建立动量热量平衡方程 对边界层微分方程进行积分
积分方程 25
FLUENT传热模拟参考资料整理
FLUENT传热模拟参考资料整理1、在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量？及其在做网格时大致注意到哪些细节？判断网格质量的方面有：Area单元面积，适用于2D单元，较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽比，不同的网格单元有不同的计算方法，等于1是最好的单元，如正三角形，正四边形，正四面体，正六面体等；一般情况下不要超过5：1.Diagonal Ratio对角线之比，仅适用于四边形和六面体单元，默认是大于或等于1的，该值越高，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六面体。
Edge Ratio长边与最短边长度之比，大于或等于1，最好等于1，解释同上。
EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
最好是要控制在0到0.4之间。
EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
2D 质量好的单元该值最好在0.1以内，3D单元在0.4以内。
MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Size Change相邻单元大小之比，仅适用于3D单元，最好控制在2以内。
Stretch伸展度。
通过单元的对角线长度与边长计算出来的，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Taper锥度。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
Volume单元体积，仅适用于3D单元，划分网格时应避免出现负体积。
Warpage翘曲。
仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。
以上只是针对Gambit帮助文件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使用时最好仔细阅读帮助文件。
另外，在Fluent中的窗口键入：grid quality 然后回车，Fluent能检查网格的质量，主要有以下三个指标：1.Maxium cell squish: 如果该值等于1，表示得到了很坏的单元；2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表示最好，1表示最坏；3.Maxium 'aspect-ratio': 1表示最好。
热传递和流体力学的模拟和优化
热传递和流体力学的模拟和优化近年来，随着科技的不断发展，热传递和流体力学模拟与优化技术被广泛应用于化工、能源、材料等领域。
这种技术可为产品设计和工艺优化提供有力支持和保障，同时也有助于提高工艺的可持续性和效率，减少能源消耗和环境污染，具有非常广泛的应用前景。
一、热传递的模拟和优化热传递是物质之间的热交换过程，也是许多行业的核心技术之一。
热传递的模拟和优化，可以通过数值模拟技术来实现，并可以采用计算流体力学（CFD）、传热分析软件等手段进行分析。
以电子行业为例，电子器件在工作时产生大量热量，需要借助散热技术将其排走。
因此，热传递模拟并优化散热系统在电子行业中就显得非常重要。
现在许多公司广泛采用了数字模拟技术来模拟和优化热传递。
首先，可以通过计算机模拟和优化进行多种方法比较，选出性能最佳的设计方案。
另外，也可以进一步的探究优化的空间，以获获取更加优化的设计方案。
效益显著，可供生产设计时直接应用。
二、流体力学的模拟和优化流体力学是计算流体动力学（CFD）分析的基础。
CFD技术的优势在于可以对流体中复杂的流动进行分析和优化，是众多工程领域不可替代的工具。
例如，在船舶设计中，CFD技术可以用来优化船舶的形状、加速度等方案，从而达到船舶速度的提高，减少动力消耗、提高燃油使用率，并减少船舶的环保影响。
而在涡轮机设计和优化中，则是使用CFD生动了流体的各种特性和性质，根据流体参量的变化规律，建立模型来模拟流体中各个方位的流场，从而帮助减少能源消耗。
三、模拟与优化的统一热传递和流体力学的模拟与优化都是工业、商业等领域中非常重要的一环。
通过合适的模拟，人们可以更快速并准确地了解这些特殊的领域中的知识，以及有效地对其进行优化。
在模拟设计的过程中，我们需要考虑热传递和流体特征之间的关系，同时也需要考虑如何针对相应的拔靴获得最优化的设计方案。
在大规模生产的工业中，采用模拟和优化技术能够显著改善工艺和产品的性能。
同时，可以直接减少生产成本和节约时间，缩短研发成本，提升工业的可持续性和生产效率，是非常可取的。
热压罐成型工艺典型框架式工装热分布与变形模拟
Temperature
(b) 139 min (d)289 min
Temperature
—455 450 445 440 435 430 425 420 415 410 405 400 395 390 385 380 375 370 365
图4壁板表面工装温度云图 Fig. 4 Temperature distribution on panel tooling surface
图1壁板工装的几何结构 Fig. 1 Geometric structure of frame tooling
dS：id')+ Sfw^V)▽二V(m VF) - VP + S
(2)
其中:Pfluid为流体质量密度;M为流体动力黏度;P为
流体压力;S为动量方程的广义源项。
能量方程:
d( p；c； T) + V(p一FT)二(仁A V\Tj
连续方程:
即+50 (1)
动量方程:
成型过程中，受热压罐内温度场不均匀性的影 响，工装模具本身不同部位的温度也并不一致。工 装模具本身的热膨胀属性导致其在升温/降温过程
中发生热变形。工装模具的热应变可以根据下式 计算:
s - aiAT
(4)
其中卩为工装模具三个方向的等效热膨胀系数。
在获得热应变之后通过求解本构方程 a二"(s-s0) 与几何方程s二Lu即可得到工装的应力应变结果。 温度场及流动场的求解在Fluent软件中进行，求解 得到温度结果后，再将温度结果作为边界条件在 Abaqus中求解工装形变。
2模拟方法 热压罐的基本原理是在内部风扇的作用下 ，气
流通过加热在热压罐内循环，并将携带的能量传递 给成型工装，整个热压罐成型工艺是一个流-热-固 多物理场耦合作用的过程，该过程同时涉及求解气 体的流动方程、气体与工装之间的换热方程以及工 装受热膨胀后的变形方程。
框架结构平均传热系数计算表(v100)
北
1862.328
东
86.640
南
431.480
西
86.640
北
401.280
东
0.196
南
0.216
西
0.196
北
0.215
原创：马识途 版权所有
框架梁面积 57.680 墙面积 259.164 过梁面积 0.000
框架柱面积 39.625
传热系数 0.529
框架梁面积 202.540 墙面积 1240.317 过梁面积 0.000 框架柱面积 126.800 框架梁面积 57.680 墙面积 258.647 过梁面积 0.000 框架柱面积 39.625 框架梁面积 222.300 墙面积 1088.173 过梁面积 0.000 框架柱面积 150.575
保温层 0.050 0.050 0.050 0.050 保温层 0.050 0.050 0.050 0.050 梁高 0.700 梁高
柱宽 0.500
热桥面积（南） 热桥面积（西） 热桥面积（北）
框架梁
过梁 1.000 2.000 3.000 框架柱
框架梁
过梁 1.000 2.000 3.000 框架柱
传热系数 0.510 传热系数 0.536 传热系数 0.523
墙体 0.240 0.240 0.240 0.240 墙体或热桥 0.250 0.250 0.250 0.250 梁长 20.600 梁长
柱高 15.850
3.000
其他
其他
数目 4.000 数目
数目 5.000
体形系数
数据输出
墙面积
窗面积
窗墙比
东
梁长
数目
77.900
高等传热学知识点总结
引言概述：在高等传热学中，掌握各种传热方式以及其基本原理是非常重要的。
本文将分析五个大点，其中包括传热方式的分类、传热边界条件、传热传导、传热对流以及传热辐射。
每个大点都将进一步分解为五到九个小点，详细阐述相关知识。
通过本文的学习和理解，读者将能够深入了解高等传热学的知识点。
正文内容：一、传热方式的分类1.传热方式的基本分类2.对流传热与传导传热的区别3.辐射传热的特点及其应用4.相变传热的机理及其实例5.传热方式在工程中的应用案例二、传热边界条件1.传热边界条件的定义及分类2.壁面传热通量的计算方法3.壁面传热系数的影响因素4.壁面传热条件的实验测定方法5.边界条件的选择与优化三、传热传导1.传热传导的基本原理2.导热系数的计算方法3.等效导热系数的定义及其应用4.传热传导方程的推导和求解方法5.传热传导的数值模拟方法及其应用四、传热对流1.对流传热的基本原理2.传热换热系数的计算方法3.流体流动与传热的耦合关系4.对流传热的实验测定方法5.传热对流的同非稳态传热问题五、传热辐射1.辐射传热的基本原理2.黑体辐射的特性和计算方法3.辐射传热过程的数学模型4.辐射系数的影响因素及其计算方法5.传热辐射的应用案例和工程实例总结：通过对高等传热学知识点的总结，我们深入了解了传热方式的分类、传热边界条件、传热传导、传热对流以及传热辐射等重要知识点。
掌握这些知识，可以帮助我们更好地理解传热现象的基本原理及其在工程实践中的应用。
同时，对于热传导与辐射换热和传热对流以及其边界条件的掌握，有助于我们解决工程中的传热问题，优化设计和提高热能利用效率。
在今后的学习和实践中，我们应不断巩固和拓展这些知识，以更好地应对传热学的挑战，并为实际工程问题提供合理的解决方案。
《传热模型》课件
传热模型的背景
传热模型的研究对于了解能量转移和优化热工系统 具有重要意义。
基本原理和分类
传热基本原理
传热的基本原理包括传导、对流和辐射三种方式。
传热分类
传热可分为热传导、热对流和热辐射三类。
数学表述
传热数学模型
传热模型用数学方程组描述能量在物体内部的传递 和转化过程。
数学表述的重要性
通过数学表述，我们可以准确地描述和分析传热过 程，为工程设计和优化提供理论基础。
2 计算流体动力学
计算流体动力学广泛应用于模拟流体流动和换热过程，提供了更精确的传热计算方法。
实验验证和应用案例
实验验证
通过实验验证传热模型的准确性和适用性。
应用案例
传热模型在热交换器设计、能源管理和环境保护等 方面有广泛应用。
总结和展望
总结
传热模型是描述能量传递过程的重要工具，对于热 工系统优化和能源利用具有重要意义。
展望
未来，传热模型的研究将进一步发展，应用领域将 扩展到新能源、可持续发展等方面。
《传热模型》PPT课件
本课件介绍传热模型的定义和背景，以及传热的基本原理和分类。还探讨了 传热模型的数学表述，常见的传热模型及其应用，以及传热模型的模拟计算 方法。最后，我们将讨论传热模型的实验验证和应用案例，并对其进行总结 和展望。
定义和背景
传热模型的定义
传热模型是描述物体内部能量传递过程的数学表达 式和物理模型。
常见的传热模型及其应用
1
热传导模型
热传导模型在材料研究、热工系统设计
对流传热模型
2
和能源转换等领域有广泛应用。
对流传热模型常用于流体力学、空气调
节和热交换器设计等工程领域。
化学工程中的传热传质模拟及优化设计
化学工程中的传热传质模拟及优化设计化学工程中的传热传质是一个非常重要的环节，涉及到各种化学反应，包括化学制品的合成、污染物的去除和能源的转换等。
传热传质模拟是一个多学科的领域，包括热力学、流体力学、化学工程等学科知识。
通过研究其原理和模型，可以优化化学工程的设计和运营，提高效率和质量。
下面我们来详细了解化学工程中的传热传质模拟及优化设计。
一、传热传质模拟传热传质是指热量和物质在物体或介质中的传递。
在化学工程中，传热传质是化学反应的重要组成部分。
传热传质模拟是通过计算和数学模型，来描述物质和热量在介质中的传递和分布规律。
传热传质模拟的实现需要考虑各种因素，包括物质的性质、化学反应的速率和反应条件等。
对于传热传质的模拟，可以采用数值模拟和物理模拟两种方法。
数值模拟是通过计算机进行模拟，准确性更高，但是需要大量的计算资源和数学模型。
而物理模拟是通过实验进行模拟，更加直观，但是需要消耗大量的时间和资源。
在化学工程中，涉及到的传热传质包括传导、对流和辐射三种方式。
传导是指通过物质内部的热量传递，对于液体和气体通常较弱。
对流是指物质内部的流动引起的热量传递，对运动较剧烈的液体和气体效果较好。
辐射是指通过电磁波的辐射来传递热量，对于高温物质效果比较好。
传热传质模拟可以用于分析催化反应器、传感器和化学反应堆等的性能和效率，可以帮助工程师优化设计和操作条件，提高实验效率和质量。
二、优化设计传热传质模拟不仅涉及到热量和物质传递的规律，也需要考虑各种运动力学、化学反应和材料等因素。
化学工程师可以通过模拟和优化设计，提高化学反应的效率和质量。
1、催化剂设计催化剂是化学反应的重要组成部分。
通过优化催化剂的设计和使用条件，可以提高化学反应的效率和质量。
传热传质模拟可以用于研究催化剂的分布和反应效果，可以帮助工程师优化催化剂的设计和性能。
2、循环使用设计对于化学反应过程中产生的废物，可以采用循环使用的方法进行再生利用，减少浪费和环境污染。
化学工程中的传热过程模拟
化学工程中的传热过程模拟传热是化学工程中一个重要的过程，它影响着许多工业流程的效率和产品质量。
为了更好地理解和优化传热过程，工程师们常常使用传热模拟来模拟和预测热量的传递和分布情况。
本文将介绍化学工程中的传热过程模拟及其应用。
一、传热过程模拟的基本原理传热过程模拟是利用数学模型和计算方法来描述和分析热传递过程的一种技术。
它基于热传导方程和流体力学方程，考虑了传热介质的热性质、流体性质和传热表面的几何形状等因素。
通过求解这些方程，可以得到传热过程中的温度、热流和热传导等重要参数。
在传热过程模拟中，最常用的数学模型是热传导方程，它描述了热量在传热介质中的传递规律。
热传导方程的一般形式如下：∂(ρCpT)/∂t = ∇·(k∇T) + Q其中，ρ为传热介质的密度，Cp为比热容，T为温度，t为时间，k为传热介质的热导率，∇为梯度算符，Q为热源项。
二、传热过程模拟的应用1. 塔式化工反应器中的传热过程模拟塔式化工反应器是化学工程中常用的反应设备之一，传热过程模拟可以帮助工程师们更好地设计和操作反应器。
通过模拟反应器内部的温度和热流分布，可以优化传热介质的选择和布置，提高反应器的传热效率，降低能源消耗。
2. 管壳式换热器中的传热过程模拟管壳式换热器是化工行业中常用的换热设备，传热过程模拟可以帮助工程师们预测和改进换热器的性能。
通过模拟流体在管内和壳侧的温度和流动情况，可以优化传热管和壳侧的结构参数，提高换热器的传热效果，减少热能损失。
3. 燃烧室中的传热过程模拟燃烧室是燃烧工艺中的核心设备，传热过程模拟可以帮助工程师们深入了解和改进燃烧室的燃烧过程。
通过模拟燃烧室内部的温度和气体流动情况，可以优化燃烧室的布置和燃烧条件，提高燃烧效率，降低污染物的排放。
三、传热过程模拟的挑战和发展方向传热过程模拟虽然在化学工程中有着广泛的应用，但也面临着一些挑战。
首先，传热过程模拟涉及的数学模型和计算方法较为复杂，需要耗费大量的计算资源和时间。
钢筋混凝土预制门窗框架的热桥效应与热性能分析
钢筋混凝土预制门窗框架的热桥效应与热性能分析钢筋混凝土预制门窗框架是建筑领域常见的构件之一，它在保障建筑安全的同时也对建筑节能性能有着重要的影响。
本文将对钢筋混凝土预制门窗框架的热桥效应与热性能进行分析，帮助读者更好地理解其对建筑节能性能的影响。
首先，我们需要了解什么是热桥效应。
热桥是指在建筑构件中由于某些原因形成的导热较高的区域，使得热量易于沿导热路径传递，导致该区域温度升高或降低快于周围环境，从而造成能量的流失或者浪费。
而钢筋混凝土预制门窗框架中的热桥则指的是框架内部的金属材料导热性能高于周围其它部分，导致能量易于通过这些部位传递而引起能量损耗。
那么，钢筋混凝土预制门窗框架的热桥效应如何影响建筑的热性能呢？首先，热桥会导致局部区域温度的异常变化，出现冷热交替的现象。
在冬季，热桥会导致门窗框架内部温度较低，容易形成对流，使室内热量流失增加。
而在夏季，热桥则会导致门窗框架内部温度升高，增加室内空调负荷，造成能源的浪费。
其次，热桥还可能导致门窗框架表面的露点问题，即由于局部温度过低而导致水蒸气凝结，引起潮湿和霉菌等问题，影响室内空气质量和使用舒适度。
为了解决钢筋混凝土预制门窗框架的热桥效应，我们可以采取以下一些措施。
首先，优化框架结构设计，减少或避免金属材料的直接接触，降低热量传导效应。
可以采用断桥铝型材、热断桥材料等技术，将金属材料隔离开来，减少热量传递。
其次，选择合适的断热材料，如聚苯乙烯(PSE)、无机保温材料等，包裹在钢筋混凝土框架外部，降低整体传热系数。
另外，还可以加装绝热条或采用绝热滑轨等措施，减少冷热交替带来的能量损失。
除了热桥效应的问题，钢筋混凝土预制门窗框架的热性能也是需要考虑的重要因素。
热性能主要包括保温性能和隔热性能两个方面。
保温性能主要指的是门窗框架对室内外温差的隔离能力，可以通过采用合适的断热材料和隔热结构设计来提高。
隔热性能则是指门窗框架对热辐射的阻挡能力，可以通过选择透明隔热材料、双层玻璃等方式来提高。
钢筋混凝土预制门窗框架的隔热隔音性能评价
钢筋混凝土预制门窗框架的隔热隔音性能评价随着建筑行业的快速发展，人们对建筑的舒适性和环保性要求也越来越高。
而隔热隔音性能是影响建筑舒适性的重要因素之一。
在这篇文章中，我们将探讨钢筋混凝土预制门窗框架的隔热隔音性能评价，以了解其在建筑中的实际应用价值。
隔热性能对于一个建筑来说非常重要，它直接与建筑的耗能和舒适度有关。
减少热量的传导可以有效地提高建筑的能源效率，降低室内温度波动，减少使用空调和供暖设备的需求，从而节约能源。
钢筋混凝土作为一种常用的建筑材料，其隔热性能直接影响建筑的能耗。
因此，对于钢筋混凝土预制门窗框架的隔热性能评价至关重要。
首先，了解门窗框架的热传导机制是进行隔热性能评价的基础。
门窗框架在建筑中起着连接和支撑玻璃的作用。
常见的门窗框架材料可以分为金属框架和非金属框架，而钢筋混凝土预制门窗框架属于非金属框架。
钢筋混凝土预制门窗框架的隔热效果可以通过热传导系数（热导率）来评估。
热传导系数是一个材料的热导率和材料厚度的比值，表示单位时间内单位面积上热量传递的能力。
热传导系数越低，材料的隔热性能越好。
对于钢筋混凝土预制门窗框架来说，可以通过实验测量其热传导系数来评估其隔热性能。
此外，门窗框架还面临着其他热传导路径，如连接处的传热、框架与窗玻璃的传热等。
为了更准确地评估钢筋混凝土预制门窗框架的隔热性能，我们需要考虑这些传热路径对整体热传导的影响。
可以通过数值模拟或实验方法，以及考虑不同边界条件下的传热途径，来更全面地评估门窗框架的隔热性能。
然而，隔音性能是另一个重要的因素需要考虑。
钢筋混凝土预制门窗框架在隔音方面相对于传统的金属框架有着一定优势。
而钢筋混凝土的质量以及预制门窗框架的结构和密封性等因素都对其隔音性能产生影响。
为了评估钢筋混凝土预制门窗框架的隔音性能，可以使用声传递损失指数（STC）来衡量。
STC是一个标准化的指标，表示声音的传递损失能力。
数值越高，表示材料的隔音效果越好。
通过实验测量，在不同频率下对钢筋混凝土预制门窗框架的隔音性能进行测定，可以获得STC数据。
模拟框架和边部传热
6-3
THERM5.2/WINDOW5.2 NFRC 模拟手册
6. THERM 模拟框架和边部传热
图 6-3 水平横截面的 DXF 文件在输入玻璃系统和模拟之前必须旋转 90 度
图 6-4 水平推拉窗的横截面例子，显示了横截面方向， 窗口右下角的横截面类型标签和重力箭头方向。
6.3.4 那些不能模拟
6. THERM 模拟框架和边部传热
第6章 THERM 模拟框架和边部传热
6.1 综述
要计算整个产品的 U 值，必须先计算下列构件的 U 值，然后将这些 U 值按面积加权。 ·从 WINDOW 中得到玻璃中心 U 值 ·从 THERM 中得到框架和玻璃边部 U 值
NFRC100：外窗产品 U 值判定过程是计算 U 值方法的权威性来源，可用于本手册中未提到 的情形。另外 NFRC 技术说明补充了 NFRC100 文件，如有疑问可参考这些文件。
时，可以合并计算。
尽管表 6-1 或者图 6-1 里没有列出 NFRC100 表 1 中列出的所有的产品类型，但这四种基本
种类涵盖了 NFRC100 中所有的几何形状。 表 6-1 需模拟的横截面
开启类型
需模拟的截面数量
横截面
最小
最大
单片窗
CR 和 U 计算
U 计算
4
顶边框
（固定，
3
2
底边框（1 或 2）
中挺
平开双片窗
4
4
7
顶边框固定且开启
（窗，
左右顶边框相同
侧边框固定且开启
幕墙）
左右底边框相同
底边框固定且开启
左右侧边框相同
中挺
6-1
THERM5.2/WINDOW5.2 NFRC 模拟手册
comsol-heat-传热模块PPT
– 热传导、热对流、热辐射以及三者任意组合的问题
• 模拟：
– 自流对流、受迫对流、工艺流程设计、相转变、辐射传导、 以及这些传热方式的任意组合。
– 任意与温度相关的物理场都可与传热模块耦合分析
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
传热模型
• 通电后灯泡快速加热 • 温度差异引起空气自然对流 • 灯泡壁面辐射
Simulating inspires innovation
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自然对流
仿真智领创新
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二维轴对称
对流冷却边界 流体传热+层流流动
恒定温度边界
固体传热
仿真智领创新
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自然对流冷却
仿真智领创新
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热对流
• 对流=传导+对流（流体） • 能量在固体表面与流体中的相互转移
– 自然对流 – 强制对流 – 相变
封闭腔自然对流
外界强制对流
仿真智领创新
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热辐射
• 能量以电磁波的形式传输 • 无需对象之间相互接触 • 作为边界条件模拟
t=0.1 sec
t=60 sec
Temp
Velபைடு நூலகம்city
Temp
Velocity
仿真智领创新
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应用领域
5.34边界层型对流传热解析
5.3 边界层型对流传热问题数学描写 5.4流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论
对流换热微分方程组:(常物性、无内热源、二维、稳态、不可压 缩牛顿流体，受迫流动忽略重力场)
u v 0 x y
u u p 2u 2u （u v ) ( 2 2 ) x y x x y v v p 2v 2v （u v ) ( 2 2 ) x y y x y
在层流范围内求解上述边界层方程组可得
5.0 x Re x
0.664 cf 1 2 Re x u 2
w
Pr1 3 t
局部表面传热系数的表达式
u hx 0.332 x a
1 x 2 1 3
hx x
u 0.332 a
3个方程、3个未知量：
u、v、t，方程封闭
如果配上相应的定解条 件，则可以求解
du dp u dx dx
hx
t y w, x
t
算例：对于主流场均速 u 、均温 t ，并给定恒定壁温的 情况下的流体纵掠平板换热，即边界条件为
y 0 u 0, v 0, t t w y u u , t t
可视为边界层的又一特性
边界层内任一截面压力与 y 无关而 等于主流压力
p dp x dx
2
u u dp u （u v ) 2 x y dx y
dp du 由上式： u dx dx
du dp 若 0，则 0 dx dx
t t t t u v a( 2 2 ) x y x y
j 称为 j因子，在制冷、低温工业的换热器设计中应用较广
建筑物传热特性的计算和优化
建筑物传热特性的计算和优化建筑物的能源消耗量一直是人们关注的话题，其中大部分能源消耗来自于传热损失。
因此，建筑物传热特性的计算和优化尤为重要。
本文将通过介绍传热基本原理、建筑物传热特性的计算方法和建筑物传热特性的优化手段，来深入探讨这一问题。
传热基本原理传热是指物体间由高温区向低温区传递能量的现象。
传热一般分为三种方式：热传导、热对流和热辐射。
热传导是物体内部分子运动引起的能量传递。
众所周知，金属传热能力较强，因为金属中原子之间的距离很小，且原子与原子之间有很强的相互作用力。
热传导的计算方法主要有傅里叶定律、安氏公式等，但是在建筑物传热的计算中，常常采用的是热传导系数法。
热对流是指由物体内部传出的热量到达物体表面后，经过表面空气薄层的传递而到达环境空气中的过程。
对流传热的计算方法较为复杂，通常需要采用CFD（计算流体力学）方法进行。
热辐射是指物体间通过电磁辐射传递热能的过程，它不需要媒质来传递热能。
热辐射的计算方法主要有斯特腾-博尔兹曼定律、普朗克定律等。
建筑物传热特性的计算方法建筑物传热特性的计算需要考虑建筑物的材料、结构、方向、外部环境等多种因素。
常用的建筑物传热计算方法主要有以下几种：1. U值法U值法是指建筑物外墙、屋顶、地板等部位的总传热系数U值，它反映了建筑物整体的保温性能。
U值越小，建筑物保温性能越好，能源消耗越低。
U值的计算需要考虑各种因素，如建筑材料、结构、厚度、散热系数、热通量等。
2. 框架法框架法是一种将建筑物分割成若干个热框架的方法，每个热框架中的传热方式相同。
通过计算每个热框架的传热系数，求得建筑物的总传热系数。
3. 数值模拟法数值模拟法是一种利用计算机进行建筑物传热计算的方法。
它通常采用CFD计算方法，可以对建筑物的传热性能进行较精确的模拟和分析。
建筑物传热特性的优化手段建筑物传热特性的优化可以从多个方面入手，如材料、结构、设计等方面的优化。
1. 材料的选择合理的材料选择可以有效提高建筑物的保温性能和隔音性能。
板框式换热器工作原理
板框式换热器工作原理板框式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于工业生产和生活中的热交换过程中。
它的工作原理是通过板和框架组成的结构，利用流体之间的传热和传质来完成热交换过程。
板框式换热器的结构主要由板、框架和密封垫组成。
板是换热器的核心部件，它由一系列平行排列的金属板片组成，这些板片之间通过垫片和紧固件进行固定。
板的材质通常是金属，如不锈钢或钛等，具有优良的导热性和耐腐蚀性。
框架则起到支撑和固定板的作用，保证板的紧密排列。
而密封垫则用于防止流体泄漏，通常采用橡胶或聚合物材料制成。
板框式换热器的工作原理是利用两种或多种流体之间的传热和传质，通常是液体或气体。
这些流体通过不同的通道分别流过板的两侧，通过板的接触面进行热交换。
其中一种流体经过板的一侧，被称为热源流体，另一种流体经过板的另一侧，被称为冷源流体。
热源流体和冷源流体之间通过板的接触面进行热传导，从而实现热量的传递。
在板框式换热器的工作过程中，热源流体和冷源流体分别从换热器的进口进入，经过板的通道流动，最后从换热器的出口流出。
在流动过程中，热源流体和冷源流体之间的温度差使得热量从高温一侧传递到低温一侧。
同时，由于流体在通道中的流动，还可以实现传质的过程，将溶质从高浓度一侧传递到低浓度一侧。
板框式换热器具有许多优点，使其在工业生产和生活中得到广泛应用。
首先，由于板的结构紧凑，换热效率高，可以实现较大的传热面积。
其次，板框式换热器的拆装和维修相对方便，可以进行清洗和更换垫片等工作。
此外，由于板片之间的独立设计，可以根据实际需要进行组合和排列，以适应不同的换热要求。
然而，板框式换热器也存在一些局限性。
首先，由于板的结构比较复杂，制造和安装成本较高。
其次，由于板片之间的垫片容易受到腐蚀和磨损，需要定期更换和维护。
此外，在一些特殊的工况下，由于板片之间的间隙较小，易受到污物和颗粒物的堵塞，影响换热效果。
板框式换热器是一种常见的换热设备，利用板和框架组成的结构，通过流体之间的传热和传质来完成热交换过程。
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6.2 需模拟的横截面
被模拟的外窗产品需截取能够完整反映该产品传热的横截面。THERM 用于计算玻璃边部和
框架构件（底边框、顶边框、侧边柱、间隔和中挺）的 U 值。
外窗产品的开启类型以及框架各构件的配置决定了需要模拟的横截面数量。表 6-1 列出了每
种开启类型需要模拟的最小和最大横截面数量，图 6-1 说明了需要截取的横截面。最大数量
NFRC100 明确排除了外窗产品中 THERM 中不能模拟的某些组件，包括： ·屏风 ·可选择的内部装饰 ·附于玻璃的内表面或者外表面的可移动格栅（即，直接固定的格栅）。玻璃层间的格栅或 分格在某些情况下必须建模，正如 8.3 部分“内部分格的模拟”中所讨论的。 ·可选择的侧边框，顶边框和底边框的延伸部分
时，可以合并计算。
尽管表 6-1 或者图 6-1 里没有列出 NFRC100 表 1 中列出的所有的产品类型，但这四种基本
种类涵盖了 NFRC100 中所有的几何形状。 表 6-1 需模拟的横截面
开启类型
需模拟的截面数量
横截面
最小
最大
单片窗
CR 和 U 计算
U 计算
4
Hale Waihona Puke 顶边框（固定，3
2
底边框（1 或 2）
6. THERM 模拟框架和边部传热
第6章 THERM 模拟框架和边部传热
6.1 综述
要计算整个产品的 U 值，必须先计算下列构件的 U 值，然后将这些 U 值按面积加权。 ·从 WINDOW 中得到玻璃中心 U 值 ·从 THERM 中得到框架和玻璃边部 U 值
NFRC100：外窗产品 U 值判定过程是计算 U 值方法的权威性来源，可用于本手册中未提到 的情形。另外 NFRC 技术说明补充了 NFRC100 文件，如有疑问可参考这些文件。
假定每个框架构件横截面都不同，因此都需模拟。如果某些框架构件截面相同，例如具有相
同侧边框的固定窗，则对侧边框只需模拟一个横截面。但是根据 ISO15099，对于空腔的新
模拟假定要求：如果顶边框、底边框和侧边框的横截面含有空腔，在对凝结抵抗度（CR）
建模时，这些横截面都需要模拟。如果只是对 U 值建模，当顶边框和底边框几何形状相同
6.3.1 开始——绘制和 DXF 文件
为了在 THERM 中复制准确的横截面，需要用到定尺寸绘制或者 DXF 文件。THERM 用户 手册中的第 5.2 部分“输入 DXF 文件或者位图文件做辅助物”。 如果只能定尺寸绘制（装配图或者模图），没有 DXF 文件，仍然可以绘制横截面，THERM 用户手册中的第 5.5 部分“使用键盘绘制（数字光标）”。
THERM 中框内空腔的对流基于 ISO15099 规定中的空腔矩形化。当前的 NFRC 程序根据是 连通还是“喉”——不大于 5mm（0.20 英寸）来断开空腔。但是，如果在模拟之前框内空 腔的努塞尔数不大于 1.2，就无需断开成更小的空腔。努塞尔数可以通过双击框内空腔弹出 的“Properties”对话框来显示。决定努塞尔数的当量矩形水平和竖直尺寸也会在这个对话
6.3.5 可变形部分
因为可变形部分，例如玻璃夹、挡雨条和其它插件部分 ，在 DXF 文件和装配图中经常绘 制成无变形状态（通常在 DXF 文件中他们互相重叠）， 模拟软件仍要求保证这些部分按照 能保证传热结果准确的方法建模。例如，在某些情况下小气缝可以用固体材料如 sweeps 和 密封胶来代替。
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THERM5.2/WINDOW5.2 NFRC 模拟手册
6. THERM 模拟框架和边部传热
6.3.2 文件属性——横截面类型 在 THERM 文件属性对话框（从文件/属性菜单中得到）中指定横截面属性至关重要。横截 面属性和玻璃系统方向共同决定了仿真模型中执行了多少个 ISO15099 中的参数，例如框内 空腔，重力矢量。这个设定将出现在 WINDOW 中 TYPE 里的框架库中，也出现在 THERM 主窗口的右下角。
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THERM5.2/WINDOW5.2 NFRC 模拟手册
6. THERM 模拟框架和边部传热
框中显示。 注意：在文件被计算之前，努塞尔数取决于框内空腔的缺省温度和发射率。空腔的努塞尔数 在计算后有所变化，计算之前不大于 1.20，而计算之后大于 1.20。在这个例子中，空腔不需 要断开。
图 6-8 THERM 根据 ISO15099 矩形化规定计算空腔特性 带有 5mm（0.20”）喉的框内空腔是否要断开，如果需要如何断开，最好的判定方法如下： 1．检查框内空腔是否存在不大于 5mm（0.20 英寸）的喉（缩口）。如果没有喉，则不需要 断开。喉的定义是在框内空腔中两壁、两点或者一个壁一个点彼此间距小于或等于 5mm （0.20 英寸）的任何部位。 2．检查未断开空腔的努塞尔数。如果努塞尔数不大于 1.20，模拟器将不会把空腔断开成更 小的多边形。 3．如果努塞尔数大于 1.20，模拟器将鉴别在开口和深度方向不大于 5mm（0.20 英寸）的所 有空腔，并把他们定义为独立的空腔。 4．重新检查剩余大空腔的努塞尔数。如果都不大于 1.20，则无需进行下一步。如果有大于 1.20 的努塞尔数，模拟器将： a．鉴别空腔中不大于 5mm（0.20 英寸）的喉（缩口），从最大的空腔开始到最小的空腔， 将大空腔断开成小空腔，按照先水平，然后竖直，最后（作为最后的办法）对角的办法划 分。 b．每次断开空腔，模拟器将重新检查新空腔的努塞尔数。如果剩下空腔的努塞尔数不大于 1.20，则无需进行下一步。如果剩下空腔的努塞尔数有大于 1.20 的，在此运行步骤 4 直到没 有新的缩口被定义。
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6. THERM 模拟框架和边部传热
·室内或者室外的遮阳装置 ·Nailing flanges which can be removed from a fenestration product, and which are removed for testing. These may be vinyl flanges on wood windows, or flanges on vinyl or aluminum windows designed to be removed for some installations. Permanent nailing flanges that would be in place during a test shall be modeled. 另外，正如 NFRC100 中规定的，“包括但不限于幕墙中的螺钉螺拴和未完全断热的注胶断 桥型材应当模拟”。暂时，非必须模拟的构件包括： ·绞链 ·锁 ·Banlance ·非连续的控制五金 ·泄水孔 ·固定块 ·剪切块 ·Corner Keys
6.3.6 框内空腔
在 NFRC 仿真中，框内空腔使用 ISO15099 空腔模型建模。材料库中的缺省项可以用于框内 空腔建模： ·Frame Cavity NFRC 100-2001：用于所有内部框内空腔。 ·Frame Cavity Slightly Ventilated NFRC 100-2001：用于通风框内空腔。对于何时应用这些 空腔的完整描述参考 6.3.7 部分，通风外部空腔。
图 6-5 缺省的 NFRC 仿真用框内空腔材料
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THERM5.2/WINDOW5.2 NFRC 模拟手册
6. THERM 模拟框架和边部传热
正如上图所示，“Frame Cavity NFRC 100-2001”材料具有如下特性： 辐射模式（Radiation Model）：简化 空腔模型（Cavity Model）：ISO 15099 这个空腔模型是 ISO 15099 标准的增补，能使 THERM 自动计算空腔壁的温度、发射率和 热流方向。 填充气体（Gas Fill）： 空气 发射率（Emissivities）： 该框内空腔材料的缺省的发射率实际上是无关紧要的，因为 THERM 会在横截面模拟中重新 计算并取而代之。但是无论选用“Frame Cavity NFRC 100-2001”还是“Frame Cavity Slightly Ventilated NFRC 100-2001”，框内空腔将用红色显示出轮廓。双击这些红色表面的任 何一个将会弹出一个可编辑的对话框。这使得被程序赋值的发射率值可以被取代。这些被编 辑过的值接下来将会用于程序的模拟计算。 同时，对于框内空腔 THERM 假定如下： 缺省框内空腔高度：1 米 重力矢量：根据横截面类型（参考 6.3.2 部分“横截面类型”和 6.3.3 部分“横截面方位”） 如果框内空腔模型被设定为“ISO105099”，对于“Frame Cavity NFRC 100-2001”，发射 率、温度和热流方向将在模拟过程中由程序自动计算。因此，出现在模拟前的单个框内空腔 缺省值无需编辑。这些自动计算按下列方法进行： 热流方向 ：要计算的热流方向依赖于菜单“File/Properti”中的横截面类型设定，同时它还 依赖于玻璃系统的方位，即是向上、向下、向左还是向右输入的。“重力矢量”可以使用菜 单“View/Gravity Arrow”显示出来（参考“THERM 用户手册”对重力矢量的讨论）。每种 横截面类型的假定如下： 顶边框：截面类型= “Head”，玻璃输入方向向下，重力矢量指向下 底边框：截面类型= “Sill”，玻璃输入方向向上，重力矢量指向下 侧边框：截面类型= “Jamb”，玻璃输入方向向上，重力矢量指入屏幕 中挺：截面类型= “Meeting Rail”，玻璃输入方向向上和向下，对于水平推拉窗，重力矢量 指向入屏幕；对于竖向推拉窗，重力矢量指向下。 温度：程序计算出的空腔壁温度基于空腔周围材料的温度，判定出的热流方向基于温度差 异。在模拟前无需改变空腔初始缺省温度。模拟后，计算出的温度可以通过双击框内空腔来 查看。 发射率：程序计算出的框内空腔壁发射率基于相邻材料的发射率。如果垂直于热流方向的 空腔壁有不同发射率的材料，程序将按面积加权得到发射率。模拟后，计算出的发射率可以 通过双击框内空腔来查看。 需要注意的是，金属表面的发射率，例如铝和铁，将取决于表面涂层，即有涂层和没有涂 层。许多金属横截面，特别是挤压品，外表面有涂层而内表面无涂层。对于没有涂层的金属 表面记得更改发射率为 0.20。