注册暖通设备工程师专业基础考试公式大全

1传热学第1章传热基本概念1、温度梯度：mknntgradt，指向温度升高的方向；2、傅立叶定律：热流密度2mWgradtq3、导热系数：kmWgradtq4、热扩散系数（导温系数）：smca2，表征物体被加热或冷却时，物体温度趋于均匀一致的能力。第2章稳态导热2.0导热方程与边界条件1）导热常微分方程：vqztzytyxtxtccqztytxtatv2222222）边界条件：第一类：已知任意时刻物体边界上的温度值：wstt；第二类：已知任意时刻物体边界上的热流密度：wsqq；第三类：已知边界周围物体的温度ft和表面传热系数h，即fsstthntq；2.1平壁稳态导热1）第一类边界条件：1、温度分布：xtttt211；2、热流密度：2121；3、热流量：21wwttAAq；4、多层平壁热流密度：niiwnwttq111；2）第三类边界条件：1、热流密度：212111hhttqff；2、多层平壁热流密度：2112111hhttqniiff2.2圆筒壁稳态导热1）第一类边界条件：1、温度分布：121211lnlnddddtttt；2、热流密度：1221ln21ddttqwwl；3、热流量：1221ln21ddttllqwwl；4、多层圆筒热流密度：niwnwddlttq11211ln21；2）第三类边界条件：1、热流密度：221211211ln211dhdddhttqffl；22、多层圆筒热流密度：221111211ln211dhdddhttqniiiffl2.3临界热绝缘直径单位管长总热阻：21111221111lnln22xtlinsxddRhdddhd22hddinscx2ddc时，有散热作用；2ddc时，有保温作用；2.4肋片传热1、温度分布：mlchxlmchttttff00，AhUm2、肋端温度（过余温度）：mlchttttff100；3、肋片表面散热量：mlthAhU04、肋片效率：1000mlmlthtthUltthUlmffmt等截面直肋散热影响因素增大t表面换热系数h↓↑↓肋厚↑↑↑肋高l↓↑↓肋的导热系数↑↑↑5、界面接触热阻：BActtR22第3章非稳态导热1、非稳态导热中的两个准则傅里叶准则：2aFo。当0.2Fo时，过余温度随时间线性变化，瞬态温度变化进行正常情况阶段。毕渥准则：hBi，数值大小直接影响物体内温度分布情况。①当Bi,意味着对流换热热阻趋于0，壁表面温度几乎从开始立即达到流体温度；②当0Bi,意味着物体导热热阻趋于0，温度分布应超于均匀一致。Bi准则越小，内部温度越趋于一致。当Bi0.1时，可近似认为物体温度是均匀一致的。2、集总参数法1.0Bi时，可使用集总参数法cvhAtttt00lnln时间常数（弛豫时间）hAcvs当s时，%8.3600tttt当s4时，%83.100tttt，工程上可认定导热体已达到热平衡状态。3、渗透厚度：a46.33第4章导热问题数值解非稳态导热问题数值计算温度-x温度-时间限制显式差分格式二阶中心差分一阶向前差分21Fo隐式差分格式二阶中心差分一阶向后差分无第二、三类边界条件，采用显式差分，稳定条件为221BiFo；采用隐式差分则无稳定条件。第5章对流换热5.0对流换热基本理论对流换热既有对流，又有导热，不是基本传热方式，确定h及增强换热的措施是对流换热的核心问题。基本公式为牛顿冷却公式：牛顿冷却公式：fwtthq影响对流换热系数的因素：①流动的起因②流动速度③流体有无相变④换热面的几何形状、大小和位置⑤流体的热物理性质确定对流换热系数h函数关系式的方法：①理论解法：理论解法（分析法）是在所建立的边界层对流换热微分方程组的基础上，通过数学分析解法、积分近似解法、数值解法和比拟法求得对流换热系数h的表达式。②实验解法：相似原理或量纲分析法，将众多的影响因素综合成为数不多的无量纲准则，通过实验求得各准则间的函数关系，再将函数关系推广到与实验现象相似的实际现象中去。③比拟法：比拟法是指通过研究动量传递及热量传递的共性或类似特性，以建立起表面传热系数与阻力系数间相互关系的方法。④数值法：数值法是指通过数值计算的方法求解表面传热系数。5.1边界层对流传热理论流动边界层：壁面上流体速度为零，到接近流体主流速度的一流体层，厚度为，即流体速度u为主流速度u的0.99处，即/=0.99uu。热边界层：过余温度=0.990.99()ffwtt，壁温wt，热边界层厚度为t。可认为只有在热边界层有温度变化，热边界层以外可视为等温流动区。热边界层厚度不一定等于流动边界层厚度。1）外掠平板层流换热：5105Reccxu431tPr026.11普朗特数aPrPrRefNu边界层厚度：21Re0.5xx局部摩擦系数：21,Re332.02xxfC平均摩擦系数：210,Re328.11dxClClxff局部换热系数：2131RePr332.0xxxh准则关联式：2131RePr332.0xxNu平均换热系数：2131RePr664.0xlh准则关联式：2131RePr664.0xhlNu定性温度：2wfmttt，定型尺寸为板长x、l。2）外掠平板紊流换热：7510Re105x局部摩擦系数：21,Re0592.0xxfC准则关联式：5431RePr0296.0xxNu准则关联式：318.0Pr870Re037.0Nu适用范围：60Pr6.0、8510Re105。定性温度：2wfmttt，定型尺寸为板长l。5.2对流换热无量纲准则及意义斯坦顿准则：/RePrphStNuuc，反映紊流表面传热系数和摩擦系数间关系，称雷诺类比律。努谢尔特准则：hlNu，数值大小反映了对流换热的强弱。雷诺准则：Reul，反映流体流动时惯性力与黏滞力的相对大小，反映流态对换换的影响。格拉晓夫准则：32gtlGr，反映浮升力与黏滞力的相对大小，流体自由流动状态对换热影响。普朗特准则：Pr/a，又称物性准则，反映了流体的动量传递和热量传递能力的相对大小。Pr值的大小：液态金属水油。5.3相似原理相似条件：同类现象，单值性条件相似，同名的已定准则相等。单值条件包括：几何条件，物理条件，边界条件，时间条件。5.4常用相识准则：1）无相变受迫稳态对流换热，若自然对流可忽略不计：mnCfNuPrRePrRe,2）对于空气，Pr为常数，无相变受迫稳态对流换热，则为：5nCfNuReRe3）自然对流换热：nGrCGrfNuPrPr,第6章单相流体对流换热6.1管内受迫对流换热进口段长度：1Pr，流动进口段长度大于热进口段长度；1Pr，流动进口段长度小于热进口段长度；1）紊流换热：关联式：mnCfNuPrRePrRe,迪图斯-贝尔特关联式：fwfffttNu4.08.0PrRe023.0fwfffttNu3.08.0PrRe023.0非圆管当量直径：UAde40.80.80.60.40.40.2(,,,,,)phfucd螺旋管修正系数：气体：Rd77.11R液体：3R3.101Rd2）层流换热：管子较长，不考虑自然对流的影响：constqNuf36.4consttNuwf66.33）粗糙管壁的换热：管内紊流换热8Pr32fSt阻力损失：22mudlfpf：沿程阻力系数6.2外掠圆管流动换热1）外掠单管duRe10Re，不发生脱体；5105.1Re10，层流，脱体发生在o80～o85；5105.1Re，紊流，脱体点可推移到o1402）外掠管束管束换热关联式：ZpwfmfnffSSCNu2125.0PrPrPrRe后排管子传热系数高于前排管子换热系数。6.3自然对流换热1）无限空间自然对流在常壁温或常热流边界条件下当达到旺盛紊流时，局部表面传热系数xh将保持不变，即与壁的高度无关。62）自然对流准则关系式：nnCRaGrCNuPr自模化现象：自然对流紊流，准则关联式中常壁温时31n，常热流时41n，关联式展开后两边的定型尺寸可消去，表明自然对流紊流传热系数与定型尺寸无关，这现象叫自模化现象。3）有限空间中的自然对流换热封闭夹层空间换热关联式：nmHGrCNuPr有限空间自然对流换热：(1)垂直夹层：出现环流，正常；/H0.3，无环流，可按无限空间计算；两壁温差和高度都很小，使Gr2000，则无流动，可按纯导热计算。(2)水平夹层：此时自然对流只发生在热面在下的情况。对气体，Gr1700时可按纯导热计算；Gr1700后出现蜂窝状分布的环流；Gr=50000后呈现无序的紊流。(3)倾斜夹层2/ReGr可作为判断自由流动影响程度的准则，体现了浮升力与惯性力的相对大小。一般，当≥0.1时，则不能忽略自然对流的影响；当≥10时，则可按纯自然对流处理。第7章凝结与沸腾换热凝结分为膜状凝结和珠状凝结。层流膜状凝结换热（1800Re30c）；紊流膜状凝结换热（1800Rec）；7.1凝结换热膜状凝结：能很好地润湿壁面。珠状凝结：传热在蒸气与液珠表面及蒸气与裸露的冷壁间进行。珠状比膜状凝结的传热性能好。对水平管，一般均匀层流状态。对垂直壁，上部为层流，随膜液向下流动，Re增大，在Re1800后转变为紊流，整个壁面的平均表面传热系数应按加权平均计算。多根管的水平管束，上排的凝液会流到下排管上，使下排管凝液膜加厚，传热效果降低。影响膜状凝结换热因素：蒸气中含微量不凝气体，对换热影响很大；含润滑油；Re数低时，表面粗糙使膜增厚，传热性能降低。增强凝结换热措施措施：减薄凝液膜厚度，加速排液。1）垂直壁层流膜状凝结41324wsxttxrgh理论平均传热系数：4132943.0wsvttlrgh7修正平均传热系数：413213.1wsvttlrgh凝结准则：31223ghCortthludwsmec4Re垂直管：31Re76.1cCo；水平管：31Re51.1cCo；凝结准则Co为无量纲数群，也称为修正Nu准则，其大小反映凝结换热的强弱。2）垂直壁层紊流膜状凝结253RePr588750Re75.05.0cCo3）水平管外壁水平管由于管径较小，不会出现紊流膜状凝结，只有层流膜状凝结。表面传热系数下一层管比上一层管小。平均传热系数：4132725.0wsdttdrgh31Re51.1cCo水平管簇冷凝器大多数由管束组成。一般用Nd代替上式的d。5077.0dlhhvH，当50dl时，2vHhh，故横管传热系数比竖管要大，故冷凝器都设计成卧式。7.2沸腾换热饱和沸腾过程：①过热度小，无沸腾，为自然对流换热；②过热度升高，换热强烈，称核态沸腾；③生成气泡过多，开始覆盖加热面形成气膜，传热恶化，气膜不容易开裂，称过渡沸腾（或膜态