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        如何使用熱電阻時對熱傳導和熱對流進行傳熱計算

        發布時間:2019-07-15 12:39:30來源:


        介紹
              傅立葉傳導定律通常用于熱傳導計算,牛頓冷卻定律用于熱對流計算。然而,熱傳導和熱對流很少孤立地發生。通常傳導,對流或輻射一起發生。對于包括對流,傳導或輻射組合的傳熱計算,在計算中對每種類型的傳熱使用熱電阻是方便的。本文將介紹在組合傳導和對流傳熱計算中使用熱電阻,包括一個示例問題。對流熱電阻由對流傳熱系數計算,傳導熱電阻由熱導率計算。
        傅立葉的傳導定律
              如上所述,當有關于每個單獨的傳熱過程的足夠信息時,傅立葉的熱傳導定律和牛頓冷卻定律通常用于涉及熱傳導或熱對流的傳熱計算。
              傅立葉熱傳導定律將在本節中介紹。牛頓冷卻定律將在下一節中介紹。然后將考慮重新排列方程以使它們用于組合對流傳導熱傳遞的程序。
              傅立葉熱傳導定律是:q = kA(ΔT/ L),其中q =以Btu / hr為單位的傳導傳熱率,k =發生熱傳導的材料的導熱系數,以Btu / hr - o F-ft為單位,A =垂直于熱流的面積,ft 2,ΔT=被驅動傳熱,該溫度差ò樓L =傳導傳熱的距離,ft。
        這些參數在上圖中用于傳導傳熱。
        牛頓冷卻定律
              牛頓冷卻定律用于自然對流(由于溫度引起的流體密度變化引起的流體流動)和強制對流(由風,風扇,泵等外力引起的流體流動)。以下是牛頓冷卻定律的正常形式,因為它用于對流傳熱:
              q = hAΔT,其中q =以Btu / hr為單位的對流傳熱速率,H =在不過/小時-英尺的對流熱傳遞系數2 - ?樓A =垂直于熱流的面積,以ft 2為單位,ΔT=被驅動的對流熱傳遞的溫差ò F。
        這些參數在右圖中用于對流傳熱。
        傳導和對流傳熱的熱電阻
              傅里葉傳導定律和牛頓冷卻定律可以重新排列成形式:
              流量=(驅動力)/阻力,其中q是流量(熱量),ΔT(或T 1 -T 2)是熱流的驅動力,右邊的分母是熱量以下每個等式中的熱流阻力:
              傳導傳熱:q =ΔT/(L / kA);
              因此{R cond = L / kA是導電傳熱電阻力}
              對流傳熱:q =ΔT/(1 / hA); 因此{R conv = 1 / hA是對流熱傳遞的阻力}
              利用這些可用的導電和對流熱電阻方程,可以使用與串聯或并聯電阻相同的方程式進行串聯或并聯發生的組合對流/傳導熱傳遞的分析,如下所示:
              電阻R 1和R 2串聯(電阻或熱電阻):R tot = R 1 + R 2
              電阻R 1和R 2并聯(電阻或熱電阻):1 / R tot = 1 / R 1 + 1 / R 2或R tot = R 1 R 2 /(R 1 + R 2)
        熱傳導/對流計算示例
        問題陳述:考慮通過兩層墻的熱流,鑒于:
              T 1 =內壁表面溫度= 250 o F;
              T 4 =外部空氣溫度= 40 o F;
              L 1 = 0.8英尺; L 2 = 1.2英尺;
              在壁= 3 BTU /小時-英尺的外部H =對流換熱coeffient 2 - ? F;
              k 1 = 0.70 Btu / hr-ft- o F; 和k 2 = 1.1 Btu / hr-ft- o F.
              計算每單位面積通過墻壁的熱流速率,q / A,單位為Btu / hr-ft 2。
        解決方案:熱流速率等于總溫差除以三個熱電阻之和(因為三個熱電阻是串聯的):
              q =(T 1 -T 4)/ [L 1 / k 1 A + L 2 / k 2 A + 1 / hA]; 這也可以寫成:
              q / A =(T 1 - T 4)/ [L 1 / k 1 + L 2 / k 2 + 1 / h] =(250 - 40)/(0.8 / 0.7 + 1.2 / 1.1 + 1/3)Btu / hr-ft 2 = 81.8 Btu /sq.ft。相關產品推薦:上海自動化儀表四廠、K型熱電偶、磁翻板液位計、雷達液位計 電磁流量計 超聲波流量計 孔板流量計 磁翻板液位計 壓力變送器 渦街流量計
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