传热工艺工程师的关键方程

传热表面积的重要性

可用于换热的表面积是决定总换热速率的一个重要因素。让我们用a来理解传热表面积的重要性简单的实验

为什么冰块比大冰块融化得快?

有一个很简单的实验来理解这个概念传热到一个坚实的身体。从冰箱里拿一个小冰块,从制冰厂拿一个大冰块,把它们放在同一个房间里。你之前可能已经注意到了。你觉得哪个会先融化?

任何冰都是通过吸收周围的热量而融化的。这会使它的温度上升到熔点以上。然后冰开始融化。

传热速率

对冰体-冰块和冰块-的传热速率用相同的方程表示。

Q = u × a × Δt

式中,Q为总传热速率
你是传热系数在冰和周围空气之间
A是冰块或冰块的表面积
ΔT是冰表面和周围空气之间的温差

在上式中,对于冰块和冰块,U和ΔT是一样的。只有表面积不同。

很明显,传热速率与物体的表面积成正比。但是,大块的冰比小冰块的表面积大得多。那为什么大块的冰没有更快融化呢?

待融化冰的体积

大块的确吸收热量的速度更快。但所有的热量都分布在大量的冰中。另一方面,小冰块需要加热的体积很小。

事实上,如果你取(表面积/体积)冰块的面积/体积比比冰块的面积/体积比要大得多。

相应地,立方体的温度上升得更快,熔化得更快。

结论

  • 传热速率与传热的“可用表面积”成正比。
  • 但是热传递的效果也取决于体积。
  • 一般来说,在设计换热系统时,最好考虑(表面积/体积)比。
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