
【化】 thermal load
热负荷(Heat Load)在工程热力学和建筑环境领域指单位时间内系统需处理或转移的热能总量,具体包含显热负荷(温度变化导致的热能)和潜热负荷(物质相变产生的热能)。根据《英汉工程技术大词典》定义,其核心作用是量化设备或空间维持热平衡所需的制冷/制热能力,常用单位为瓦特(W)或英热单位(BTU/hr)。
在建筑领域,热负荷计算需综合考量围护结构传热、人员活动产热、设备散热及通风渗透等因素。国际能源署(IEA)的建筑能效指南指出,精确的热负荷分析可降低20%-40%的暖通空调系统能耗。典型计算公式为: $$ Q{total} = sum (U cdot A cdot Delta T) + Q{internal} + Q_{ventilation} $$ 其中U值为传热系数,A为表面积,ΔT为温差。
美国供暖制冷空调工程师学会(ASHRAE)标准中将热负荷细分为设计热负荷(极端气候条件需求)和运行热负荷(实际工况需求)。工业领域的热负荷则涉及工艺流程余热回收,如《热力发电厂设计手册》强调需计算锅炉、汽轮机等设备的废热排放参数。
热负荷是一个多领域概念,其定义和计算方式因应用场景不同而有所差异,主要可分为以下两类:
定义
指燃料在燃烧器(如燃气具、火箭发动机燃烧室等)中燃烧时,单位时间内释放的热量。它是衡量燃烧器性能的关键参数,与燃料类型、消耗量及燃烧效率相关。
计算公式
[
text{热负荷} = text{燃料消耗量} times text{燃料低热值}
]
例如,若燃气热水器每小时消耗0.5立方米天然气(低热值约36 MJ/m³),则热负荷为18 MJ/h(约5 kW)。
热负荷的影响
高热负荷可能导致设备过热,需通过优化燃烧器设计或材料选择来平衡热效率与安全性。
定义
指为维持室内温度恒定,单位时间内需向房间补充的热量,需等于热传导(墙体散热)和通风(空气交换)造成的总热损失。
计算公式
供暖热负荷通常通过围护结构传热计算,例如:
[
Q_j = A_j K_j (tR - t{ow}) alpha
]
其中,(A_j)为传热面积,(K_j)为传热系数,(tR)为室内温度,(t{ow})为室外温度,(alpha)为修正系数。
应用场景
在换热设备中,热负荷指工艺要求下需加入或移除的热量,计算方法包括:
热负荷的核心是“能量平衡”,需结合具体场景选择定义与计算方式。实际应用中,需考虑极端条件(如冬季最低温)下的最大热负荷,以确保系统稳定性。
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