傳熱系數以往稱總傳熱系數。國家現行標準規范統一定名為傳熱系數。傳熱系數K值,是指在穩定傳熱條件下,圍護結構兩側空氣溫差為1度(K,℃),1小時內通過1平方米面積傳遞的熱量,單位是瓦/平方米·度(W/㎡·K,此處K可用℃代替)。
導熱系數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,℃),在1小時內,通過1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米•度(W/m•K,此處為K可用℃代替)。導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料,導熱系數較小。材料的含水率、溫度較低時,導熱系數較小。通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料,而把導熱系數在0.05瓦/米•度以下的材料稱為高效保溫材料。
傳熱阻以往稱總熱阻,現統一定名為傳熱阻。傳熱阻RO是傳熱和系數K的倒數,即RO=1/K,單位是平方米·度/瓦(m2.K/W)。圍護結構的傳熱系數K值愈小,或傳熱阻RO值愈大,保溫性能愈好。
由固體器壁隔開的熱、冷流體在溫度相差為一度時,單位時間內通過單位器壁面積的傳熱量,又稱總傳熱系數。它是傳熱學中度量傳熱過程有效程度的主要指標。其數學定義式為
[0086-01]
式中
為單位時間內流過傳熱面的熱量即熱流量;A為傳熱面積;ΔTm為熱、冷流體的對數平均溫度差。
機械工程中遇到的傳熱過程常常是熱傳導、對流換熱和輻射換熱三者的綜合,而在應用最多的表面式換熱器(又稱間壁式換熱器)中溫度不太高,輻射換熱的作用不大,所以分析時主要考慮熱傳導和對流換熱的綜合過程。
傳熱過程中熱流體通過對流換熱向高溫側壁面傳熱(見圖[傳熱過程示意圖]
)。這一熱量又通過固體壁導熱傳遞給低溫側壁面,最后以對流換熱方式由冷流體把熱量從低溫側壁面帶走。因此,傳熱過程通常都可簡化成串聯的3個基本環節:對流換熱—導熱—對流換熱。3個串聯環節的分熱阻之和組成傳熱過程的總熱阻。因此,傳熱系數K可表示為
[0086-02]
式中
1、
2分別表示熱、冷流體與其相接觸壁面間的對流傳熱系數(需要時,其中包括輻射換熱的相應折算值);
、
分別為器壁的厚度和熱導率。分母中的 3個分數代表3個串聯環節的分熱阻。因此,傳熱系數不僅與器壁的材料性能和厚度有關,還與器壁兩側的對流換熱(有時還有輻射換熱)過程有關,而且在多數情況下,導熱分熱阻要比對流換熱分熱阻小得多,因而對流換熱在整個換熱過程中起著主要作用。
表[常見傳熱系數的數值范圍]
為常見傳熱系數的數值范圍。








