Moc cieplna Q̇
Ciepło przenoszone przez ścianę w jednostce czasu w stanie ustalonym.
Technika cieplna · Wymiana ciepła · przewodzenie
Całkowity współczynnik przenikania ciepła przez ścianę
Oblicz przepływ ciepła gorący płyn → ściana → zimny płyn przez połączenie dwóch oporów konwekcyjnych z przewodzeniem przez płaską ścianę.
Utworzono v1.0
Autor: Thibaut Grzelak, Inżynier obliczeń mechanicznych
02
UWyniki
Gęstość strumienia q″
W/m²
Moc cieplna przenoszona na jednostkę powierzchni.
Całkowity współczynnik U
W/(m²·K)
Całkowita przewodność powierzchniowa obejmująca oba filmy konwekcyjne i ścianę.
Całkowity opór powierzchniowy R″tot
m²·K/W
Suma 1/hₕ + e/k + 1/h𝒸.
Całkowity opór cieplny Rtot
K/W
Całkowity opór cieplny dla podanej powierzchni.
R″h = — · R″wall = — · R″c = —Ustalone jednowymiarowe przenikanie ciepła przez płaską ścianę. Współczynniki konwekcji hₕ i h𝒸 są zadane i równomierne na powierzchni.
01Wzory i symbole
Użyte wzory
R″h
1 / hₕOpór konwekcyjny strony gorącejR″wall
e / kOpór przewodzenia ścianyR″c
1 / h𝒸Opór konwekcyjny strony zimnejU
1 / (1/hₕ + e/k + 1/h𝒸)Całkowity współczynnik przenikania ciepłaQ̇
U · A · ΔT∞Całkowita moc cieplna| R″h | R″wall | R″c | ΔTₕ | ΔTwall | ΔT𝒸 |
|---|
02Założenia i ograniczenia
Zakres stosowania
- Ustalone jednowymiarowe przenikanie ciepła przez płaską ścianę.
- Współczynniki konwekcji hₕ i h𝒸 są zadane i równomierne na powierzchni.
- Ściana jest jednorodna, ma stałe k i brak wewnętrznego źródła ciepła.
- T∞,h i T∞,c są temperaturami objętościowymi płynów, a nie temperaturami powierzchni ściany.
- Nie uwzględnia się promieniowania, oporu kontaktowego, mostków cieplnych, zabrudzenia ani przewodzenia bocznego.
- Obliczone U dotyczy tylko wprowadzonego modelu i nie jest normową wartością budynku ani wymiennika.
03Przykład walidacyjny
Referencyjny przypadek liczbowy
- Przypadek odniesienia: hₕ = 10, h𝒸 = 25 W/(m²·K), k = 0,5 W/(m·K), e = 0,10 m, A = 10 m² i 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) i q″ = 58,823529 W/m².
- Q̇ = 588,235294 W i Rtot = 0,034 K/W.
04Źródła
Źródła techniczne
- 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.