热传导公式(教学备用)
热传导时间的计算公式
热传导时间的计算公式热传导时间是指物体内部热量从一个位置传导到另一个位置所需的时间。
在热传导过程中,热量会通过物质的分子之间的碰撞和运动传递,这个过程可以用热传导时间来描述。
热传导时间的计算公式可以通过考虑物体的热导率、热容量和热扩散系数等因素来推导。
我们需要了解一些基本概念。
热导率是一个物质传导热量的能力的度量,它表示单位时间内单位面积上的热量传导量。
热容量是指物体吸收或释放热量的能力,它表示单位温度变化时物体所吸收或释放的热量。
热扩散系数是描述物质中温度传播速度的参量,它表示单位时间内单位长度上的温度传播速度。
根据热传导的基本原理,我们可以得到热传导时间的计算公式如下:热传导时间 = (热容量 * 线性尺度^2) / (热导率 * 热扩散系数^2)其中,线性尺度是指物体传导热量的距离,可以是物体的长度、宽度或厚度等。
这个公式可以用来计算任意形状、任意材料的物体内部的热传导时间。
通过这个公式,我们可以看出热传导时间受到多个因素的影响。
首先,热容量越大,物体吸收或释放热量的能力越强,热传导时间就会越长。
其次,热导率越小,物质传导热量的能力越弱,热传导时间也会越长。
另外,热扩散系数越小,温度传播速度越慢,热传导时间也会增加。
在实际应用中,热传导时间的计算公式可以用来优化物体的热传导性能。
例如,在设计建筑物时,可以通过调整材料的热导率和热容量等参数来控制室内的温度变化速度,提高室内的热舒适度。
又如在电子器件的散热设计中,可以根据热传导时间来选择散热材料和散热结构,以保持电子器件的工作温度在安全范围内。
热传导时间的计算公式是描述物体内部热量传导时间的重要工具。
通过这个公式,我们可以了解热传导时间受到材料热导率、热容量和热扩散系数等因素的影响,并且可以应用于实际工程中优化热传导性能。
热传递热量计算公式
热传递热量计算公式全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:热传递是热力学中非常重要的一个概念,热传递热量计算公式是用来计算热力系统中热量传递的过程中所涉及到的热量变化。
在工程和实际生活中,热传递计算是非常常见的,比如在设计暖气系统、空调系统、制冷系统等领域都需要进行热传递计算,以确保系统能够正常工作,并且达到设计要求。
热传递热量计算公式的形式有很多种,根据不同的情况和假设条件可以采用不同的计算方法。
但是在大多数情况下,我们可以使用如下的公式来计算热量的传递:q = hA\Delta Tq表示传递的热量,单位为热量单位(焦耳,卡路里等);h表示传热系数,单位为热传导系数(W/m2·K);A表示传热面积,单位为平方米;\Delta T表示传热过程中介质的温度差,单位为摄氏度。
这个公式简单易懂,但是需要注意的是,在实际应用中,我们需要根据具体的情况选择合适的传热系数和传热面积,并且需要考虑各种传热过程中可能存在的复杂性因素。
传热系数h是表示传热介质(比如空气、水等)的传热性能好坏的参数,传热系数越大,传热速度也就越快。
传热系数的大小会受到介质性质、流动状态、传热表面形状等因素的影响。
一般情况下,我们可以根据实验数据或者相关资料来确定传热系数的数值。
传热面积A是传热器或者传热器的传热表面的面积,一般来说,传热面积越大,传热效果也就越好。
在设计传热系统时,我们需要根据具体情况来确定传热面积。
传热温度差\Delta T是指传热过程中介质之间的温度差异。
传热过程中,温度差越大,热量传递的速度也就越快。
除了上述的简单传热公式,还有一些其他的传热计算公式,比如换热器的传热公式、复杂流体传热的计算公式等。
这些公式在实际应用中都有着重要的作用,可以帮助我们更好的理解和控制热传递过程。
热传递热量计算公式是热传递工程和热力学中非常重要的内容,它可以帮助我们更好的理解热传递过程,并且在实际应用中有着重要的作用。
希望大家可以通过学习和掌握这些重要的公式,更好的应用于工程实践中,为社会发展做出贡献。
热传导热阻计算公式
热传导热阻计算公式
热传导热阻是指热量通过固体材料传导的阻力。
在热传导过程中,热量会从较高温度的区域传导到较低温度的区域,热阻的大小取决于
材料的导热性能以及传热长度。
热传导热阻的计算公式为:
R = L / (k * A)
其中,R表示热阻,L表示传热长度,k表示材料的导热系数,A
表示传热面积。
通过这个公式,可以计算出在给定材料、传热长度和传热面积条
件下的热阻。
拓展:除了热传导热阻之外,还存在其他类型的热阻,如对流热
阻和辐射热阻。
对流热阻是指热量通过流体(如气体或液体)传递时
的阻力。
计算对流热阻的方法需要考虑流体的流动方式、速度以及流
体和传热面之间的热传递系数。
辐射热阻是指热量通过辐射传递时的
阻力。
通过辐射传热的热阻计算需要考虑物体的表面发射率、温度以及其他与辐射传热相关的因素。
综合考虑热传导热阻、对流热阻和辐射热阻,可以得到整体的传热阻力。
这些热阻的计算在工程设计和材料选择中非常重要,能够帮助提高传热效率、降低能耗,并保证设备的正常运行。
物理知识点热传导的计算与热传导率与温度差
物理知识点热传导的计算与热传导率与温度差热传导是指物体内部或不同物体之间热量的传递过程。
在热传导过程中,温度差起着重要作用,同时物质的热传导率也是决定热传导速率的关键因素之一。
本文将介绍热传导的计算方法以及热传导率与温度差之间的关系。
一、热传导的计算方法1. 热传导的计算公式热传导的计算可以使用以下公式:Q = k * A * ΔT / d其中,Q表示热传导的热量,k表示物质的热传导率,A表示传热的截面积,ΔT表示温度差,d表示传热的距离。
这个公式可以用于计算在一定温度差下,物体之间或物体内部发生的热传导。
2. 热传导的单位和常用数值热量的单位是焦耳(J),热传导率的单位是瓦/米-开(W/m·K)。
常见物质的热传导率如下:- 铜:401 W/m·K- 铝:237 W/m·K- 铁:80.4 W/m·K- 空气:0.025 W/m·K热传导率较高的物质具有较好的热传导性能,热量通过这些物质的传递速度较快。
二、热传导率与温度差之间的关系1. 热传导率随温度差的变化在温度差较小时,热传导率可以近似为常数。
但当温度差较大时,热传导率会发生变化。
一般来说,热传导率随温度差的增加而增加。
这是因为高温下,分子振动加剧,热量更容易传递。
需要注意的是,虽然热传导率会随温度差增加而增加,但并不是线性关系。
2. 热导率与物质性质的关系不同物质的热导率差异较大,这与物质的性质有关。
例如,金属具有较高的热导率,而绝缘体的热导率较低。
物质的热导率与其内部结构和分子之间的相互作用有关。
一般来说,分子之间相对紧密的物质热导率较高。
三、热传导的实际应用1. 建筑材料的选择和节能设计在建筑领域,热传导的计算和热传导率的评估对于选择合适的建筑材料和进行节能设计非常重要。
通过选择热导率低的材料,可以减少热量的传递,提高建筑的隔热性能。
2. 热工设备的优化设计在热工设备的设计中,热传导的计算和热传导率的评估有助于优化设备的传热效率,提高能源利用率。
导热系数λ的计算公式
导热系数λ的计算公式
导热系数λ是物质传导热量的能力,通常用来描述材料的热传导性能。
其计算公式如下:
λ = (Q / A) * (L / ΔT)
其中,Q是通过物质的热量,单位为焦耳(J);A是物质的横截面积,单位为平方米(m);L是物质的长度,单位为米(m);ΔT是物质两端的温度差,单位为摄氏度(℃)。
这个公式的含义是,导热系数λ等于通过物质的热量Q除以物质的横截面积A,再乘以物质的长度L除以物质两端的温度差ΔT。
这样计算出来的导热系数λ的单位是瓦特每米开尔文(W/(m·K)),表示单位时间内单位长度的导热能力。
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热传导的基本原理与计算公式
热传导的基本原理与计算公式热传导是热量在物质中由高温区域传递到低温区域的过程,它是热能传递的重要方式之一。
热传导的基本原理是通过物质内部的分子或电子振动和碰撞来传递热量。
在这篇文章中,我们将介绍热传导的基本原理和计算公式。
1. 热传导的基本原理热传导是由物质内部的分子或电子之间的振动和碰撞而产生的热量传递方式。
当一个物体的一部分受热时,其分子或电子开始振动,并将热能传递给相邻的分子或电子。
这些分子或电子再次传递给周围的分子或电子,从而形成热传导的过程。
热传导的速率取决于以下因素:- 温度梯度:温度梯度是指物体内不同位置的温度差异。
温度梯度越大,热传导速率越快。
- 材料的导热性:不同材料的导热性能不同。
导热性能好的材料能够更快地传递热量。
- 材料的厚度:厚度越小,热传导速率越快。
2. 热传导的计算公式热传导的速率可以用热流密度来描述,热流密度单位为瓦特每平方米(W/m²)。
热流密度可使用以下公式计算:热流密度 = 热传导系数 ×温度梯度其中,热传导系数是材料的物理特性,反映了材料传导热量的能力。
它的单位是瓦特每米开尔文(W/(m·K))。
热传导系数越大,材料的导热性能越好。
当温度梯度恒定时,热传导的速率与物体的厚度成反比。
这意味着,在相同的温度梯度下,较薄的物体热传导速率会更高。
3. 加强热传导的方法在某些情况下,我们需要增强热传导的速率,以满足特定的需求。
以下是一些常用的方法:- 使用导热性能好的材料:选择导热系数较大的材料,如金属,可以提高热传导速率。
- 增加温度梯度:通过提高高温和低温之间的温度差异,可以增加热传导的速率。
- 减小物体的厚度:通过减小物体的厚度,可以提高热传导的速率。
总结:热传导是热量通过物质内部传递的过程,基于分子或电子的振动和碰撞。
热传导的速率由温度梯度、材料的导热系数和厚度决定。
热传导速率可以使用热流密度来描述,其公式为热流密度=热传导系数×温度梯度。
化工原理 传热 习题课公式
ln A 1
d1
二、对流给热 1.对流传热基本方程式---------牛顿冷却定律 t t t T TW tW t
Q At
1 A
R
T、t 平均温度
2.与对流传热有关的准数
l Nu
努塞尔数
lu Re
雷诺数
cp
对平壁或薄圆壁:
1 1 1 R1 R2 K 1 2
4、热量衡算式
热流体:无相变时 ,Q = ms1cp1( T1-T2 ) 有相变时, Q = ms1[r1+cp1( T1-T2 )] 冷流体:无相变时 ,Q = ms2cp2( t2-t1 ) 有相变时, Q = ms2[r2+cp2(t2-t1 )] 根据不同的情况计算传热量,如
2
3
1/ 3
Re 0.4 M
r g 0.725 dt
2
3
1/ 4
三、热辐射
斯蒂芬-波尔茨曼定律(四次方定律)
E0 T
4
斯蒂芬 波尔兹曼常数: 5.67 10 8W / m2 K 4
黑体发射系数:C0 5.67W / m 2 K 4
Pr
gtl 3 2 Gr 2
格拉斯霍夫数
普朗特数
3.流体在圆形直管中作强制对流
(1)强制湍流时:
对气体或低粘度的液体:
Nu 0.023Re Pr
0.8
b=
b
或
du 0.8 cp b 0.023 ( ) ( ) d
=0.4被加热 =0.3被冷却
对粘度高或温差较大的液体:
du 0.8 c p 0.33 0.14 0.027 ( ) ( ) ( ) d w
传热公式
定性温度 定性 准则数
关联式
换热温差
传热量
尺寸
外掠平 板
tm=
t∞
+ 2
tw
管内流 动
t
m
=
t
' f
+
t
" f
2
横掠圆 管
tm=
t∞
+ 2
tw
l
Re = ul γ
Nux
=
hl λ
=
0.332Re1 2
Pr1 3
Δt = tw − t∞ Q = hA(tw − t∞ )
Nu = hl Nu = hl = 0.664Re1 2 Pr1 3
Lambert 定律,Wien 位移定律, Kirchhoff 定律; 3. 两个近似:灰表面,漫射面 4. 发射辐射概念:辐射力,光谱辐射力,定向辐射力,辐射强
度,投射辐射 5. 几个系数:发射率,光谱发射率,定向发射率,
吸收比,光谱吸收比,穿透比,反射比; 6. 其它重要概念:立体角,选择性吸收
Φ
tw1
tw2
δ
t f2,h2
传热过程的剖析
( ) Φ
=
A 1
tf1 −tf2
+δ + 1
h1 λ h2
( ) Φ = kA t f 1 − t f 2 = kAΔt
传热系数,[W m 2K ]
传热方程式
一维稳态传热过程中的热量传递
传热系数:
是指用来表征传热过程强烈程度的指标,不 是物性参数,与过程有关。
(3) 可加性
如图所示,表面2可分为2a和2b两个面,当然 也可以分为n个面,则角系数的可加性为
n
热传导和导热系数的计算
热传导和导热系数的计算热传导是指热量在物体内部由高温区向低温区传递的过程,它是固体、液体和气体等物质的一种基本热传递方式。
热传导的计算通常涉及到导热系数这个物理量,它是一个材料特性,用来描述材料内部热量传递的能力。
一、热传导的基本公式1.一维稳态热传导:对于一维稳态热传导,热量在物体内部的传递可以用傅里叶定律来描述:[ q = -kA ]其中,( q ) 是单位面积的热流量(W/m^2),( k ) 是导热系数(W/m·K),( A ) 是物体的横截面积(m^2),( ) 是温度梯度(K/m)。
2.二维和三维稳态热传导:对于二维和三维稳态热传导,热量在物体内部的传递可以用傅里叶定律的微分形式来描述:[ = ]其中,( q ) 是单位体积的热流量(W/m^3),( t ) 是时间(s),( ) 是热扩散系数(m^2/s),( T ) 是温度(K或°C),( ) 是温度梯度的二阶导数。
二、导热系数的定义和影响因素导热系数(k)是描述材料内部热量传递能力的物理量,单位为W/m·K。
导热系数反映了材料在单位厚度、单位温差条件下,单位时间内通过单位面积的热量。
2.影响因素:a)材料的种类:不同材料的导热系数不同,金属的导热系数一般较大,而绝缘材料的导热系数较小。
b)温度:材料的导热系数随温度的变化而变化,一般情况下,随着温度的升高,导热系数增大。
c)湿度:对于多孔材料,湿度对导热系数有较大影响,湿度越大,导热系数越大。
d)孔隙率:对于多孔材料,孔隙率越大,导热系数越小。
三、常见材料的导热系数以下是一些常见材料的导热系数(单位:W/m·K):1.金属:40-460(如铜:380,铝:237)2.木材:0.1-0.2(如松木:0.14,柚木:0.2)3.塑料:0.1-1.5(如聚乙烯:0.4,聚丙烯:1.0)4.玻璃:1-2(如普通玻璃:1.1,高强度玻璃:1.6)5.空气:0.026(在常温常压下)四、热传导和导热系数的应用1.建筑领域:热传导和导热系数的计算在建筑领域具有重要意义,可以用于设计保温层、隔热材料等,以提高建筑的能源效率。
bs公式 热传导方程
bs公式热传导方程摘要:一、热传导方程的概述二、热传导方程的数学表达式三、热传导方程的求解方法四、热传导方程在实际工程中的应用正文:一、热传导方程的概述热传导方程是描述物体内部热量传递过程的偏微分方程,它是热力学的重要组成部分,主要用于研究固体材料在温度场作用下的热传导现象。
热传导方程可以描述物体内部各点的温度随时间和空间的变化情况,从而为分析和解决热传导问题提供理论依据。
二、热传导方程的数学表达式热传导方程的数学表达式为:Q/t = -k * T其中,Q 表示热量,t 表示时间,k 表示热导率,T 表示温度梯度。
热传导方程表明,物体内部的热量传递是由高温部分向低温部分传递的,传递速率与物体的热导率成反比。
三、热传导方程的求解方法求解热传导方程的方法有很多,常见的有分离变量法、矩方法、有限元法等。
这些方法都有各自的优缺点,适用于不同类型的热传导问题。
1.分离变量法:适用于边界条件简单、几何形状规则的问题。
该方法可以将偏微分方程转化为一组常微分方程,求解起来较为简单。
2.矩方法:适用于求解复杂形状的物体。
该方法通过将物体划分为有限个小区域,用矩阵表示物体的热传导过程,从而简化求解过程。
3.有限元法:适用于求解复杂形状的物体和非线性热传导问题。
该方法将物体划分为有限个小单元,用有限元方法求解每个小单元内的热传导过程,最后汇总得到整个物体的热传导解。
四、热传导方程在实际工程中的应用热传导方程在实际工程中有广泛的应用,如电子器件散热、建筑节能、工业热处理等。
通过研究热传导方程,可以优化工程设计和提高工程效率。
例如,在电子器件散热设计中,通过优化散热结构和材料选择,可以降低器件工作温度,提高器件的可靠性和寿命。
建筑热传导计算公式
建筑热传导计算公式热传导是建筑工程中一个非常重要的问题,尤其是在冬季保温和夏季降温的问题上。
建筑热传导计算公式是用来计算建筑材料和结构在热传导过程中的热量流动的公式。
在建筑工程中,我们需要根据建筑的材料和结构来计算热传导的大小,以便设计合适的保温和降温措施。
本文将介绍建筑热传导计算公式的相关知识,并且对一些常见的建筑材料和结构进行热传导计算示例。
建筑热传导计算公式的基本形式是热传导方程,它描述了热量在建筑材料中的传导过程。
热传导方程的一般形式如下:q = -kAΔT/Δx。
其中,q表示单位时间内通过材料横截面积的热量,单位为瓦特(W);k表示材料的热导率,单位为瓦特/米·开尔文(W/m·K);A表示热传导的横截面积,单位为平方米(m²);ΔT表示热量的温度差,单位为开尔文(K);Δx表示热传导的距离,单位为米(m)。
在建筑工程中,我们通常需要计算建筑材料和结构在特定条件下的热传导情况。
下面将以常见的建筑材料和结构为例,介绍热传导计算公式的具体应用。
首先,我们来看一下常见的建筑材料——混凝土。
混凝土是建筑工程中使用最广泛的材料之一,它的热传导计算对于保温和降温至关重要。
假设我们需要计算一块混凝土墙在冬季保温条件下的热传导情况。
墙的厚度为0.2米,热导率为1.5W/m·K,墙的宽度和高度分别为3米和4米,墙的内外温度差为20℃。
根据热传导方程,我们可以得到墙的热传导量为:q = -1.5W/m·K × 3m × 4m × 20K / 0.2m = -360W。
这说明在这种条件下,墙每秒钟会流失360瓦特的热量,因此需要采取相应的保温措施来减少热量的流失。
接下来,我们来看一下常见的建筑结构——玻璃窗。
玻璃窗在建筑中起着采光和保温的作用,因此其热传导计算也是非常重要的。
假设我们需要计算一扇玻璃窗在夏季降温条件下的热传导情况。
热传导的基本规律与计算
热传导的基本规律与计算热传导是热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在热传导中,热量通过固体、液体或气体的微观分子碰撞传递,使得物体的温度发生变化。
研究热传导的基本规律和计算方法对于工程热力学和热工学具有重要的意义。
1. 热传导的基本规律热传导的基本规律可以用热传导方程来描述,即傅里叶热传导定律。
该定律表明,热流密度(单位面积上通过的热量)与温度梯度(单位长度上的温度差)成正比。
数学上可以表示为:q = -kA(dT/dx)其中,q表示热流密度,k表示热导率,A表示传热面积,dT/dx表示温度梯度的变化率。
2. 热导率的计算热导率是物质传导热量的能力的一个物理量,通常以W/(m·K)为单位。
热导率的计算涉及到物质的性质和温度的变化。
常见物质的热导率可通过实验测量或查阅参考资料得到。
3. 热传导的几何形状在实际工程中,热传导一般涉及到不同几何形状的物体。
常见的热传导几何形状包括板材、棒材、球体等。
对于不同几何形状的物体,热传导方程和计算方法有所差异。
4. 平面板材的热传导计算平面板材是最简单的热传导几何形状之一。
对于平面板材,可以通过热传导方程进行计算。
以一维平面板为例,设板材的长度为L、宽度为W、厚度为d,并且保持平面板的两端温度分别为T1和T2。
根据热传导方程,可以得到:q = -kA(T2-T1)/d其中,A表示板材的传热面积。
5. 热传导的计算方法热传导的计算方法主要包括解析解法和数值解法。
对于简单的几何形状和边界条件,可以使用解析解法进行计算,得到精确的结果。
而对于复杂的几何形状和边界条件,可以使用数值解法进行近似计算。
6. 热传导的应用热传导的基本规律和计算方法广泛应用于工程热力学和热工学领域。
在建筑工程中,热传导的研究用于判断墙体、窗户等材料的隔热性能。
在电子设备中,热传导的研究用于散热设计,避免设备过热而损坏。
同时,热传导还应用于材料研究、天然资源开发等领域。
总结:热传导是热量从高温到低温的传递过程,遵循傅里叶热传导定律。
传热学常用公式
传热学常用公式1、热传导热流量与热流密度的区别,前者是单位时间内通过传热面积的总热量,单位为W,后者是单位时间内通过单位面积的热量,单位为W/m2。
傅里叶公式:热阻:类似于电阻,可以把它看成是阻挡热量传递的阻力,热流量=温差(动力)/热阻。
热阻与导热系数成反比,热阻大,导热系数就小。
面积热阻:2、热对流(对流换热)热对流指的是流体层之间发生相对位移,冷热流体掺混产生热量传递。
而在生活及工程中,更常见的是对流换热,即流体与固体表面之间的热量传递,它们都包含有热传导和热对流两种传热方式。
同时需要注意的是,对流换热中的流体必须要处于流动状态,如果流体是静止的,那么它就变成了单纯的热传导了。
用于计算对流换热的为牛顿冷却公式:注意两个温度之间的温差单位可以为K或者摄氏度。
对流换热热阻为:3、热辐射(辐射换热)一切温度高于0K的物体都会以电磁波的形式向外发射出热量,物体在环境中不断的发射出电磁波,同时吸收其它物体发射过来的电磁波能量,这个综合过程称为辐射换热。
热辐射不需要介质,可以在真空中传播。
用于计算辐射换热量的公式为四次方定律公式,要注意这里的T 是大写的,温度单位只能是K。
4、传热过程传热过程专指热量从固体壁面一侧流体通过固体壁面传递到另一侧流体的过程。
它包括三个环节,分别属于对流换热、热传导、对流换热。
传热过程的总热阻R即为三个子环节的子热阻串联相加。
即为:在计算传热过程的热流量或热流密度时可以直接使用“动力/热阻”来计算。
我们只需记住上述这些面积热阻就行,面积热阻更为常用。
5、稳态过程在计算中如果已知传热过程为稳态过程,那么要知道这意味着传热过程的三个子环节的热流密度均相等。
如果不相等,某个环节的热流密度大,那么该处温度会逐渐增加,即为非稳态过程。
6、温度梯度:沿等温线法线方向的温度变化率,该方向的变化率最大。
温度梯度为矢量,其方向为沿等温线法线方向指向温度升高的方向。
可是用gradt来表示。
7、热扩散率a热扩散率a越大,温度变化传播越迅速,物体的温度能更快的趋于一致。
热量传递的基本方式和公式
热量传递的基本方式和公式热量传递是热力学中非常重要的一个概念,它是指热量从高温区域到低温区域的传输过程。
具体而言,热量传递是通过能量传递的方式,将高温物质的热量转移到低温物质中的过程。
在这个过程中,温度差是推动热量传递的主要因素。
在本文中,我们将探讨热量传递的基本方式和公式。
1. 热传导热传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传输的过程。
物体内部分子的平均动能(温度)差异导致热量传递的不均匀分布。
热传导有三个主要因素:物质的热导率、物体的厚度和温度差。
热传导的基本方程式可以用傅氏定律表示为:q = -kA(dT/dx)其中q代表单位时间内的热量传导量,k代表热导率,A代表传热面积,dT/dx是温度梯度。
根据热传导方程,可以得出热量传递的速率与温度梯度成正比,与热导率和传热表面积成反比。
因此,在实际应用中,可以通过改变材料或者调整温度差来控制热传导的速率。
2. 热对流热对流是指热量通过流体介质的对流传输的过程。
在热对流过程中,物体表面所处的流体介质被加热后产生的热胀冷缩现象导致流体产生对流运动。
热传导方程中的温度梯度被温度差和流体的热扩散率代替,由于在对流过程中,传热面积难以精确测量,因此,热对流的传热速率通常根据下列的涡度传热公式进行计算:q = hA(Ts - T∞)其中q代表单位时间内的热量传递量,h代表表面传热系数,A 代表传热面积,Ts代表表面温度,T∞代表流体的自由温度。
涡度传热公式适用于低速流体和对流区域不是很大的情况。
3. 热辐射热辐射是指热量通过电磁波的传输机制传输的过程。
热辐射是一种没有传质物质的热量传递方式,在宇宙中的传热过程中非常重要。
热辐射传热速率取决于热辐射强度和传热面积。
通常来说,热辐射强度和温度的4次方成正比,表面之间的热辐射率和表面温度差的第4次方成正比。
总之,热量传递是自然界中一种常见的现象,在许多工业和科学领域中都有广泛的应用。
热传导、热对流和热辐射是三种基本的热量传递机制,在不同的情况下都有各自特点和适用范围,正确选择适当的传热机制对于提高传热效率至关重要。
热传导基本公式
热传导基本公式好的,以下是为您生成的关于“热传导基本公式”的文章:咱先来说说热传导这回事儿。
想象一下,冬天的时候,你把手靠近暖炉,是不是很快就能感觉到热?这就是热传导在起作用。
热传导有个基本公式,叫傅里叶定律。
这定律就像是解开热传递奥秘的一把钥匙。
公式是这样的:Q = -kA(dT/dx) 。
这里的 Q 表示热流量,简单说就是单位时间内传递的热量。
k 呢,是热导率,不同的材料,k 值可不一样。
A 是传热面积,dT/dx 则是温度梯度。
就拿咱家里的暖气片来说吧。
暖气片里的热水温度高,房间里的空气温度低。
热就从暖气片通过金属传导到空气里。
金属的热导率比较高,所以传热效果就不错。
假如这暖气片用的材料热导率很低,那房间要热起来可就费劲啦!我记得有一次去一个朋友家,他家的暖气老是不热。
找了半天原因,发现是安装暖气的时候用了一种不太好的材料,热导率太低。
维修师傅来了一测,说就是这材料的问题,导致热传导效率大打折扣。
最后换了合适的材料,他家才终于暖和起来。
再比如说,我们炒菜用的铁锅。
锅底受热后,热量迅速通过锅体传导到锅里的菜。
要是这锅的材质不好,热传导差,那炒菜可就容易出现有的地方熟了,有的地方还生着的情况。
在工业生产中,热传导更是至关重要。
比如制造汽车发动机的时候,要考虑各个部件的热传导性能,不然发动机运转时产生的大量热量无法有效散发,就可能会出故障。
学校做实验的时候,也会用到热传导的知识。
有一次在物理课上,老师让我们做一个热传导的小实验。
用不同材料的小棒,一端放在热水里,另一端用手摸,感受热传递的快慢。
那可真是有趣,通过亲手实验,对热传导的理解一下子就深刻了好多。
总之,热传导基本公式虽然看起来有点复杂,但它在我们的生活中无处不在。
从家里的小物件到大型的工业设备,都离不开热传导的原理。
了解它,能让我们更好地理解周围的世界,也能帮助我们在很多实际问题中找到解决办法。
所以呀,别小看这个公式,它可是隐藏在日常生活背后的小秘密呢!。
热传导公式
热传导公式
热传导公式:ut=ku。
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象,其在固体、液体和气体中均可发生,但严格而言,只有在固体中才是纯粹的热传导,而流体即使处于静止状态,其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流,因此,在流体中热对流与热传导同时发生。
热传导实质是由物质中大量的分子热运动互相撞击,而使能量从物体的高温部分传至低温部分,或由高温物体传给低温物体的过程。
在固体中,热传导的微观过程是:在温度高的部分,晶体中结点上的微粒振动动能较大。
在低温部分,微粒振动动能较小。
因微粒的振动互相作用,所以在晶体内部热能由动能大的部分向动能小的部分传导。
固体中热的传导,就是能量的迁移。
铁板的热传导效率计算公式
铁板的热传导效率计算公式热传导是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在工业生产和日常生活中,热传导是一个非常重要的物理现象。
铁板作为一种常见的材料,在烹饪、加热和制造领域都有着广泛的应用。
因此,了解铁板的热传导效率对于提高生产效率和节约能源都具有重要意义。
铁板的热传导效率可以通过计算公式来进行评估。
热传导效率是指材料传导热量的能力,通常用热传导系数来表示。
铁板的热传导系数取决于其材料特性和温度差异。
一般来说,铁板的热传导系数可以通过以下公式来计算:热传导系数 = 热传导率 / (密度×比热容)。
其中,热传导率是指单位厚度的材料传导热量的能力,通常用单位时间内通过单位面积的热量来表示;密度是指单位体积的质量;比热容是指单位质量的材料升高1摄氏度所需的热量。
铁板的热传导系数可以通过实验测定得到,也可以通过材料的热物性参数来计算。
一般来说,铁的热传导系数在常温下约为80~100 W/(m·K)。
这意味着在温度差异为1摄氏度时,铁板单位厚度的热传导率为80~100 W/m²。
通过计算热传导系数,我们可以评估铁板在不同温度下的热传导性能,从而为工程设计和生产操作提供参考依据。
除了热传导系数,铁板的热传导效率还受到其表面处理和厚度的影响。
一般来说,铁板表面光滑的热传导效率要高于表面粗糙的铁板,因为光滑表面可以减少热阻。
此外,铁板的厚度也会影响其热传导效率,厚的铁板传导热量的能力要高于薄的铁板。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的铁板厚度和表面处理方式,以提高热传导效率。
在工程设计和生产操作中,了解铁板的热传导效率对于优化能源利用和提高生产效率都具有重要意义。
通过计算热传导系数和考虑铁板的表面处理和厚度等因素,可以选择合适的铁板材料和工艺参数,从而实现更高效的热传导和节约能源。
同时,研究铁板的热传导效率也有助于优化烹饪和加热设备的设计,提高食品加热的均匀性和速度,为人们的生活带来便利。
热传导的适用定律
热传导的适用定律
热传导是指物质内部或不同物质之间由于温度差异而引起的热量传递过程。
其适用定律主要包括以下三个方面:
1. 热传导定律:热传导速率正比于温度梯度。
该定律表明,在热传导过程中,热量由高温区向低温区传递,其速率与温度梯度(即单位长度内的温度变化率)成正比。
公式表达为:q=-kA(dT/dx),其中q为单位时间内通过单位面积的热量,k为热传导系数,A为传热面积,dT/dx为温度梯度。
2. 傅里叶定律:热传导速率正比于传热体积、温度梯度和传热物性。
该定律表明,在热传导过程中,传热速率还受到传热体积、温度梯度和传热物性(如热导率、密度、比热等)的影响。
公式表达为:q=-kV(dT/dx),其中V为传热体积。
3. 热扩散定律:热量的扩散速率正比于温度梯度的二次方。
该定律表明,在热传导过程中,热量的扩散速率与温度梯度的二次方成正比。
因此,当温度梯度较小时,热量的传递较为均匀。
公式表达为:q=-ρCpA(dT/dt),其中ρ为材料密度,Cp为比热,t为时间。
总之,以上三个定律为研究热传导过程提供了理论基础和计算方法,对于热传导的实际应用具有重要意义。
热传导公式[整理版]
热传导公式[整理版]第二节传导传热传导传热也称热传导,简称导热。
导热是依靠物质微粒的热振动而实现的。
产生导热的必要条件是物体的内部存在温度差,因而热量由高温部分向低温部分传递。
热量的传递过程通称热流。
发生导热时,沿热流方向上物体各点的温度是不相同的,呈现出一种温度场,对于稳定导热,温度场是稳定温度场,也就是各点的温度不随时间的变化而变化。
本课程所讨论的导热,都是在稳定温度场的情况下进行的。
一、传导传热的基本方程式----傅立叶定律在一质量均匀的平板内,当t > t热量以导热方式通过物体,从t向t方向传递,如图3-7所1212示。
图3-7 导热基本关系取热流方向微分长度dn,在dt的瞬时传递的热量为Q,实验证明,单位时间内通过平板传导的热量与温度梯度和传热面积成正比,即:dQ?dA?dt/dn写成等式为:dQ=-λdA?dt/dn (3-2)式中 Q-----导热速率,w;2 A------导热面积,m;dt/dn-----温度梯度,K/m;λ------比例系数,称为导热系数,w/m?K;由于温度梯度的方向指向温度升高的方向,而热流方向与之相反,故在式(3-2)乘一负号。
式(3-2)称为导热基本方程式,也称为傅立叶定律,对于稳定导热和不稳定导热均适用。
二、导热系数λ导热系数是物质导热性能的标志,是物质的物理性质之一。
导热系数λ的值越大,表示其导热性能越好。
物质的导热性能,也就是λ数值的大小与物质的组成、结构、密度、温度以及压力2等有关。
λ的物理意义为:当温度梯度为1K/m时,每秒钟通过1m的导热面积而传导的热量,其单位为W/m?K或W/m??。
各种物质的λ可用实验的方法测定。
一般来说,金属的λ值最大,固体非金属的λ值较小,液体更小,而气体的λ值最小。
各种物质的导热系数的大致范围如下:金属 2.3,420 w/m?K建筑材料 0.25,3 w/m?K绝缘材料 0.025,0.25 w/m?K液体 0.09,0.6 w/m?K气体 0.006,0.4 w/m?K固体的导热在导热问题中显得十分重要,本章有关导热的问题大多数都是固体的导热问题。
热传递的基本公式为KA⊿T
热传递的基本公式为:Φ=KA⊿T.Φ:为热流量。
WK:总导热系数。
W/(M2.℃)A:传热面积。
M2⊿T:热流体与冷流体之间温度差。
在提高散热效率时,我们所能做到的是加大温差,如强迫还流等;或增大散热面积,或增大热导系数,见效热阻。
对于如图变压器的散热:变压器的“黑面”是通过导热胶贴在外壳散热板的,其余个面暴露在密封壳的空气之中,我们知道对于对流核辐射来讲,前者必须有好的空气对流,后者必须有足够的温差。
在一个密闭体内,几乎没有对流,同时因为变压器的温度与周围空气的温差较小,也不能有效的散热。
所以变压器的有效散热,就只有“黑面”。
对于这样一个“黑面”,我们可以建立其散热模型。
首先,变压器的铁损通过磁芯河道热胶传递到外壳三热板,假如我们设磁芯热阻为:R C,,磁芯到导热胶热阻为R CJ 导热胶到外壳散热器热阻为R JS,导热胶热阻R S,环境温度为T0.Tt =Φ/( R C+ R CJ +R Js+R S) +t0变压器得铜损,通过磁芯散热出去,所以其散热通道增加了线圈到磁芯热阻R XCTt =Φ/(R XC+R C+ R CJ +R Js+R S) +t0为了提高散热效率,我们要充分利用,没有散热的几个面,并且减小线圈散热的热阻。
如图在图中为了减小变压器的热阻,提高总的导热系数,我们要充分利用变压器的散热面,并且减小导热回路的热阻。
在图中,因为铝姓材于外壳之间图导热膏期间热阻非常小,在整个热阻回路中可以忽略不计,我们分析其散热。
假如,我们用的导热胶热阻与图一相等(正常情况下管封的热阻回比片状导热胶热阻小),至少我们具有一个面和图一具有相同的散热能力,也就是说,我们已经具备了一个与图一相同热阻的散热通道。
我们在其余面所增加的散热通道将大大降低了变压器的散热热阻。
在图中,变压器增加的散热面有:磁芯的另外两个平面和线圈散热面。
假设,磁芯侧面与导热胶热阻为:R CJ,导热胶与铝型材热阻为:R JL,铝型材到玩客散热器热阻忽略,则磁芯热阻为:R CJ+ R JL,由两个面则(R CJ+ R JL)/2,则由磁芯传出热能热阻为:( R C+ R CJ +R Js+R S)∥(R C+R CJ+ R JL+R S)/2,如果忽略铝型材热阻则( R C+ R CJ +R Js+R S)≈R C+R CJ+ R JL+R S),( R C+ R CJ +R Js+R S)∥(R C+R CJ+ R JL+R S)/2≈( R C+ R CJ +R Js+R S)/3线圈散热通过磁芯散热热阻与原来相同,其增加面;假设,线圈到导热胶热阻Rxj ,则增加散热通道热阻为:(Rxj+ R S + R Js)线圈散热热阻(R XC+R C+ R CJ +R Js+R S) ∥(Rxj+ R S + R Js),实际上(Rxj+ R S + R Js)小于(R XC+R C+ R CJ +R Js+R S),所以说,线圈的散热能力至少提高一倍。
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第二节传导传热
传导传热也称热传导,简称导热。
导热是依靠物质微粒的热振动而实现的。
产生导热的必要条件是物体的内部存在温度差,因而热量由高温部分向低温部分传递。
热量的传递过程通称热流。
发生导热时,沿热流方向上物体各点的温度是不相同的,呈现出一种温度场,对于稳定导热,温度场是稳定温度场,也就是各点的温度不随时间的变化而变化。
本课程所讨论的导热,都是在稳定温度场的情况下进行的。
一、传导传热的基本方程式----傅立叶定律
在一质量均匀的平板内,当t1> t2热量以导热方式通过物体,从t1向t2方向传递,如图3-7所示。
图3-7 导热基本关系
取热流方向微分长度dn,在dt的瞬时传递的热量为Q,实验证明,单位时间内通过平板传导的热量与温度梯度和传热面积成正比,即:
dQ∝dA·dt/dn
写成等式为:
dQ=-λdA·dt/dn (3-2)
式中Q-----导热速率,w;
A------导热面积,m2;
dt/dn-----温度梯度,K/m;
λ------比例系数,称为导热系数,w/m·K;
由于温度梯度的方向指向温度升高的方向,而热流方向与之相反,故在式(3-2)乘一负号。
式
(3-2)称为导热基本方程式,也称为傅立叶定律,对于稳定导热和不稳定导热均适用。
二、导热系数λ
导热系数是物质导热性能的标志,是物质的物理性质之一。
导热系数λ的值越大,表示其导热性能越好。
物质的导热性能,也就是λ数值的大小与物质的组成、结构、密度、温度以及压力等有关。
λ的物理意义为:当温度梯度为1K/m时,每秒钟通过1m2的导热面积而传导的热量,其单位为W/m·K或W/m·℃。
各种物质的λ可用实验的方法测定。
一般来说,金属的λ值最大,固体非金属的λ值较小,液体更小,而气体的λ值最小。
各种物质的导热系数的大致范围如下:
金属2.3~420 w/m·K
建筑材料0.25~3 w/m·K
绝缘材料0.025~0.25 w/m·K
液体0.09~0.6 w/m·K
气体0.006~0.4 w/m·K
固体的导热在导热问题中显得十分重要,本章有关导热的问题大多数都是固体的导热问题。
因而将某些固体的导热系数值列于表3-1,由于物质的λ影响因素较多,本课程中采用的为其平均值以使问题简化。
表3-1 某些固体在0~100℃时的平均导热系数
金属材料建筑和绝缘材料
物料密度kg/m3λ①w/m℃物料密度kg/m3λ①w/m℃
铝2700204石棉6000.15
紫铜800065混凝土2300 1.28
黄铜850093绒毛毯3000.046
铜8800383松木6000.14~0.38
铅1140035建筑用砖砌17000.7~0.8
钢785045耐火砖砌1840 1.04
不锈钢790017绝热砖砌6000.12~0.12
铸铁750045~9085%氧化镁粉2160.07②
银10500411锯木屑2000.07
镍890088软木1600.043
三、平面壁稳定热传导
1、单层平面壁
设有一均质的面积很大的单层平面壁,厚度为b,平壁内的温度只沿垂直于壁面的x轴方向变化,如图3-8所示。
图3-8 单层平壁稳定热传导
在稳定导热时,导热速率Q不随时间变化,传热面积A和导热系数λ也是常量,则傅立叶公式可简化为:
将此式积分,当x=0,t=t1;x=b时,t=t2,积分结果为:
若改写成传热速率方程的一般形式,则有:
(3-4)
式中b-----平面壁厚度,m;
△t-----平壁两侧温度差,即导热推动力,K;
R= b/λA------导热热阻,K/W。
此式说明,单层平面壁的导热速率,与推动力△t成正比,与热阻成反比。
例3-1 加热炉的平壁用耐火砖砌成,壁厚0.32m,测得壁的内表面温度为700℃,外表面温度为100℃,耐火砖的导热系数λ=1.05w/m·k,求每小时每平方米壁面所传递的热量。
解:这是一个平面壁稳定热传导的问题,将式(3-3)移项得:
将t1=700℃,t2=100℃,λ=1.05w/m·k,b=0.32m代入:
Q/A={1.05(700-100)}/0.32 = 1969w/m2 = 7088KJ/m2·hr
2、多层平面壁
在工业生产上常见的是多层平壁,如锅炉的炉墙。
现以一个三层平壁为例,说明多层平面壁稳定热传导的计算。
如图3-9所示。
图3-9 多层平面壁的热传导
设各层壁厚及导热系数分别为 b1,b2,b3及λ1,λ2,λ3.内表面温度为t1,外表面温度为t4,中间两分界面的温度分别为t2和t3。
对于稳定导热过程,各层的导热速率必然相等。
将式(3-3)分别用于各层,可得:
即△t1=Q1R1………………(a)
即△t2=Q2R2………………(b)
即△t3=Q3R3………………(c)
(a)+(b)+(c)有:△t1+△t2+△t3=Q1R1+Q2R2+Q3R3
稳定热传导时:Q1+Q2+Q3=Q 故:
(3-5)。