
【化】 heat transfer rate
傳熱速率(Heat Transfer Rate)是工程熱力學和傳熱學中的核心概念,指單位時間内通過特定介質或界面傳遞的熱量。其英文對應術語為"Heat Transfer Rate",常用于描述能量在系統間的傳遞效率。根據國際單位制(SI),傳熱速率的單位為瓦特(W),即1瓦特等于1焦耳/秒(1 W = 1 J/s)。
從傳熱機理角度,傳熱速率可通過三種基本形式的公式量化:
熱傳導(傅立葉定律):
$$ q = -kAfrac{Delta T}{Delta x} $$ 式中$k$為材料導熱系數,$A$為傳熱面積,$Delta T/Delta x$為溫度梯度。
熱對流(牛頓冷卻定律):
$$ q = hA(T_s - T_infty) $$ 其中$h$為對流傳熱系數,$T_s$與$T_infty$分别代表表面和流體溫度。
熱輻射(斯特藩-玻爾茲曼定律):
$$ q = varepsilon sigma A(Ts - T{surr}) $$ $varepsilon$為表面發射率,$sigma$為斯特藩-玻爾茲曼常數,$T_{surr}$為環境溫度。
該術語在能源工程、建築熱工設計和工業設備優化中具有重要應用。例如在換熱器設計中,傳熱速率直接影響設備的尺寸和能耗指标。國際标準化組織(ISO)在ISO 12241:2022中明确規定了建築傳熱速率的計算方法。
權威參考文獻:
傳熱速率是熱力學中的重要概念,指單位時間内通過特定傳熱方式(如導熱、對流或輻射)傳遞的熱量,單位為瓦特(W)。以下是詳細解析:
傳熱速率(Heat transfer rate)表示熱量在系統間傳遞的快慢程度,公式為: $$ q = frac{Q}{t} $$ 其中$q$為傳熱速率,$Q$為總傳熱量(焦耳),$t$為時間(秒)。
不同傳熱模式對應不同公式:
導熱(傅立葉定律) $$ q = frac{k cdot A cdot Delta T}{d} $$ $k$為材料導熱系數(W/m·K),$A$為接觸面積,$Delta T$為溫差,$d$為材料厚度。
對流(牛頓冷卻定律) $$ q = h cdot A cdot (T_s - T_f) $$ $h$為對流換熱系數,$T_s$為表面溫度,$T_f$為流體溫度。
熱輻射(斯特藩-玻爾茲曼定律) $$ q = epsilon cdot sigma cdot A cdot (T_1 - T_2) $$ $epsilon$為發射率,$sigma$為斯特藩-玻爾茲曼常數(5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴)。
常見于熱交換器設計(如汽車散熱器)、建築保溫系統、電子設備冷卻裝置(CPU散熱片)、工業生産中的加熱/冷卻工藝等工程領域。實際應用中常通過強化導熱(如使用銅基材料)、促進對流(增加流速)或提升輻射效率(表面處理)來優化傳熱速率。
【别人正在浏覽】