
【化】 j-H-factor
【化】 heat transfer; heat transference; heat transmission
thermal transmission
factor; gene
【化】 factor
【醫】 factor
在熱力學與傳熱學領域,“傳熱J因子”(Heat Transfer J-Factor)是一個重要的無量綱參數,用于關聯對流換熱系數與流體流動特性。以下是基于專業文獻的詳細解釋:
該參數由美國化學工程師Allan P. Colburn 于1933年提出,用于簡化對流換熱計算 。
J因子定義為斯坦頓數(Stanton number) 與普朗特數(Prandtl number) 的指數關系式:
$$ j_H = St cdot Pr^{2/3} $$
其中:
該公式表明J因子綜合反映了流體動量傳遞與熱量傳遞的類比關系 。
通過關聯摩擦因子 ( f )(即 ( j_H approx f/2 )),可預測管殼式、闆式換熱器的傳熱效率 。
在邊界層理論中,J因子用于簡化湍流傳熱的經驗關聯式,如著名的Chilton-Colburn類比(Chilton-Colburn analogy) 。
通過測量壓降和溫度場,反推J因子值以驗證傳熱模型準确性。
J因子将複雜的傳熱過程轉化為與雷諾數(( Re ))相關的幂函數:
$$ j_H = C cdot Re^{-m} $$
其中 ( C ) 和 ( m ) 為實驗拟合常數。該形式極大簡化了工業設備的熱力計算,尤其在航空航天與化工領域應用廣泛 。
權威來源:
- 《傳熱學基礎》(Fundamentals of Heat and Mass Transfer)Bergman et al., Wiley
- 美國機械工程師協會(ASME)《傳熱手冊》第5章
- 《工程熱力學》(Engineering Thermodynamics)Yunus Çengel, McGraw-Hill
傳熱j因子(j-H factor)是傳熱學中用于描述對流傳熱過程的無量綱參數,由奇爾頓(Chilton)和柯爾本(Colburn)在研究傳熱、傳質與動量傳遞的類比關系時提出。以下是其詳細解釋:
傳熱j因子通常表示為 ( j_H ),其計算公式為: $$ j_H = frac{h}{C_p rho u} cdot Pr^{2/3} $$ 其中:
j因子通過關聯努塞爾數(( Nu ))、雷諾數(( Re ))和普朗特數(( Pr )),反映了流體流動與傳熱之間的類比關系。其核心意義在于簡化對流傳熱系數的預測,尤其在複雜流動條件下,可通過實驗或經驗公式快速估算傳熱效率。
j因子是無量綱參數,其推導基于邊界層理論,強調動量傳遞與熱量傳遞的相似性。實際應用中需結合具體流動狀态(如層流或湍流)調整計算模型。
如需進一步了解公式推導或工程案例,可參考傳熱學教材或換熱器設計手冊。
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