Potenza termica Q̇
Calore trasferito attraverso la parete per unità di tempo in regime stazionario.
Ingegneria termica · Scambio termico · conduzione
Coefficiente globale di scambio termico di una parete
Calcola lo scambio fluido caldo → parete → fluido freddo combinando le due resistenze convettive con la conduzione attraverso una parete piana.
Creato il v1.0
Di Thibaut Grzelak, Ingegnere di calcolo meccanico
02
URisultati
Flusso termico q″
W/m²
Potenza termica trasferita per unità di superficie.
Coefficiente globale U
W/(m²·K)
Conduttanza areica globale comprendente entrambi i film convettivi e la parete.
Resistenza areica totale R″tot
m²·K/W
Somma 1/hₕ + e/k + 1/h𝒸.
Resistenza termica totale Rtot
K/W
Resistenza termica globale per l’area inserita.
R″h = — · R″wall = — · R″c = —Scambio termico stazionario monodimensionale attraverso una parete piana. I coefficienti convettivi hₕ e h𝒸 sono imposti e uniformi sull’area.
01Formule e simboli
Formule utilizzate
R″h
1 / hₕResistenza convettiva lato caldoR″wall
e / kResistenza conduttiva della pareteR″c
1 / h𝒸Resistenza convettiva lato freddoU
1 / (1/hₕ + e/k + 1/h𝒸)Coefficiente globale di scambio termicoQ̇
U · A · ΔT∞Potenza termica totale| R″h | R″wall | R″c | ΔTₕ | ΔTwall | ΔT𝒸 |
|---|
02Ipotesi e limiti
Campo di validità
- Scambio termico stazionario monodimensionale attraverso una parete piana.
- I coefficienti convettivi hₕ e h𝒸 sono imposti e uniformi sull’area.
- La parete è omogenea, con conducibilità k costante e senza generazione interna di calore.
- T∞,h e T∞,c sono temperature di massa dei fluidi, non temperature superficiali della parete.
- Irraggiamento, resistenza di contatto, ponti termici, fouling e conduzione laterale sono esclusi.
- Il valore U calcolato vale solo per il modello inserito e non è un valore normativo di edificio o scambiatore.
03Esempio di validazione
Caso numerico di riferimento
- Caso di riferimento: hₕ = 10, h𝒸 = 25 W/(m²·K), k = 0,5 W/(m·K), e = 0,10 m, A = 10 m² e ΔT∞ = 20 K.
- R″h = 0,10; R″wall = 0,20; R″c = 0,04 m²·K/W; R″tot = 0,34 m²·K/W.
- U = 2,941176 W/(m²·K) e q″ = 58,823529 W/m².
- Q̇ = 588,235294 W e Rtot = 0,034 K/W.
04Riferimenti
Riferimenti tecnici
- Incropera et al. — Fundamentals of Heat and Mass Transfer: convection and plane-wall thermal-resistance circuits.
- NIST Special Publication 811 — SI units and temperature intervals.