
【化】 heat transfer unit (HTU)
【化】 heat transfer; heat transference; heat transmission
thermal transmission
cell; unit
【计】 cell; LOC; U
【化】 element
【医】 element
传热单元(Heat Transfer Unit, HTTUnit)是工程热力学与传质传热领域的核心概念,其英文全称在《英汉工程大词典》中明确标注为“Heat Transfer Unit”。该术语指代热交换系统中量化传热效率的基准单位,主要用于计算设备在单位温差下传递热量的能力。美国机械工程师协会(ASME)将其定义为“热交换器内传递单位热量所需的虚拟长度或体积”。
在工业应用中,传热单元高度(HTU)常与传质单元高度(HTU)形成关联模型。根据《国际传热传质期刊》的研究,HTU的计算公式可表示为: $$ HTU = frac{G}{K_y a} $$ 其中$G$为气相摩尔流速,$K_y$为总传质系数,$a$为单位体积有效接触面积。该模型被广泛应用于化工精馏塔、核电站蒸汽发生器等设备的设计优化。
中国《工程热物理学报》的多篇论文证实,HTU值越小表明传热效率越高,这一参数直接影响能源设备的运行成本与碳排放水平。在航空航天领域,NASA技术报告显示,微型HTU模型已应用于空间站热控系统的紧凑型换热器开发。
传热单元数(NTU,Number of Transfer Units)是描述换热器传热性能的重要参数,其含义及特点如下:
定义
传热单元数表示流体在换热器中传热过程的难易程度,可理解为将换热器划分为多个“单元段”,每个单元的传热能力为1。例如,当NTU=1时,表示流体流经的这一小段换热器,其温度变化等于该段的平均传热温差。
物理意义
计算公式
传热单元数的计算公式为:
$$
NTU = frac{K cdot A}{(GCp){text{min}}}
$$
其中,( K )为总传热系数,( A )为传热面积,( (GCp){text{min}} )为流体中热容量较小一方的热容流量。
单位与无量纲特性
NTU为无量纲参数,其数值与换热器的尺寸、材料及流体物性相关。数值越大,通常意味着换热器尺寸(传热面积)越大。
应用场景
主要用于工程领域(如化工、能源)的换热器设计与优化,帮助评估不同工况下的传热效率,并指导设备选型。
传热单元数通过将复杂传热过程分解为标准化单元,简化了换热器性能分析与设计,是热力学和工程实践中的关键参数。
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