热传递是热力学中的一个基本概念，对于了解包括压缩空气系统在内的各种工业流程至关重要。

继我们的热力学介绍之后，本文将探讨热传递的三种主要类型：传导、对流和辐射，以及它们在不同应用中的意义。

 

热传递可以通过三种不同的方式进行：

• 传导

• 对流

• 辐射

在真实情况下，这三种热传递方式会同时发生，但程度各异。

在每种情况下，热量都是从高温处传递到低温处的，这是热力学的基本原理，即热量自然地从较高的温度区域传递到较低的温度区域。

3 种热传递类型

 

传导

传导是通过固体材料传递热量。当物质中的分子发生振动并向相邻分子传递能量时，就会发生传导。在需要材料有效传导热量的许多工业应用中，这一过程至关重要。

传导示例：触摸一端加热的金属棒，热量通过金属棒传递到您的手上。

 

对流

对流是通过流体（液体或气体）的运动来传递热量。在需要流体运动来均匀分布热量的系统中，这种热传递方式至关重要。

对流示例：沸水。炉子中的热量导致底部的水密度降低，从而使底部的水上升，而温度较低的水则会下降。

 

辐射

辐射是通过电磁波传递热量。与传导和对流不同，辐射不需要介质，并且可以通过真空进行。

辐射示例：太阳产生的热量可以让您的脸感到温暖、在火边烤棉花糖。太阳的能量穿过太空，温暖地球上的万物。

热导率和热传递公式

热导率公式

 

热导率是衡量材料导热能力的指标。计算公式为：

Q =λ * A * t * (Δ T / Δ x)

其中：

• Q 是传递的热量 (J)，
• λ 是导热系数 (W/m*K)，
• A 是热流面积 (m2)，
• t 是时间 (s)，
• ΔT 是温差 (K)，
• Δx 是距离 (m)。

对流热传递公式

 

对流热传递的公式为：

Q = - h * A * t * Δ T

其中：

• Q 是传递的热量 (J)，
• h 是对流热传递系数 (W/m2*K)，
• A 是表面积 (m2)，
• t 是时间 (s)，
• ΔT 是表面与流体之间的温差 (K)。

负号表示热量从较高温度处向较低温度处传递。

辐射热传递公式

 

对流热传递的公式为：

Q = - k * A * t * Δ T

其中：

• Q 是传递的总热量 (J)，
• k 是热传递系数 (W/m2*K)，
• A 是面积 (m2)，
• t 是时间 (s)，
• ΔT 是冷热温差 (K)。

热交换器中的对数平均温差 (LTMD)

热交换器中的热传递在每个点上都是主要温差与总热传递系数的函数。该值需要使用对数平均温差 Өm（而非线性算术温差 ΔT）进行计算。

 

对数平均温差 (LMTD) 的公式为：

θ_m=θ₁ - θ₂ / ln ( θ₁/ θ₂)

其中：

• θ_m 是对数平均温差 (K)，
• θ₁ 是热交换器一端两种流体之间的温差 (⁀1)，
• θ₂ 是热交换器另一端两种流体之间的温差 (⁀2)，
• ln 表示自然对数。

热传递和热回收的应用

热传递和热回收在制造、汽车和能源行业等各行各业都至关重要。热传递涉及热量从一个地方向另一个地方的运动，而热回收侧重于捕获和再利用废热。

制造业

在制造业，有效的热传递对于金属锻造、塑料成型和化工生产必不可少。合理的热管理可确保产品质量并降低能耗。另一方面，热回收系统可以捕获这些过程中产生的废热，并将其重新用于设施的其他地方，例如预热原材料或进行空间加热。

汽车行业

在汽车行业，热传递对于发动机冷却、空调控制和电动汽车蓄电池管理的重要性不言而喻。有效的热系统能从关键部件中高效地带走热量，从而提高车辆的性能和使用寿命。同时，热回收系统可以捕获发动机和排气系统产生的热量，从而提高燃油效率或为车辆其他系统提供动力。

能源

在能源领域，无论是通过传统的化石燃料发电，还是通过太阳能和风能等可再生能源发电，热传递都是关键因素。有效的热交换系统可以充分提高能源输出、减少浪费。另一方面，热回收涉及捕获发电过程中产生的废热并将其用于其他目的，如区域供热或通过热电联产 (CHP) 系统进行额外发电。