什麼是熱傳遞係數?
對流熱傳遞係數(以 h 表示)用來衡量熱量在固體表面與流動流體(液體或氣體)之間傳遞的效率高低。它是熱工程、空調(HVAC)設計、熱交換器選型與電子散熱中的關鍵參數。本計算機依據牛頓冷卻定律,直接由熱傳遞率、表面積,以及表面與流體之間的溫差,求出 h 值。
公式說明
計算依據為 $$h = \frac{Q}{A \cdot \Delta T}$$ 這是牛頓冷卻定律 \(Q = h \cdot A \cdot \Delta T\) 的變形。其中 \(Q\) 為熱傳遞率,單位瓦特(W);\(A\) 為參與換熱的表面積,單位平方公尺(m²);\(\Delta T\) 為溫差,單位克耳文(K)或攝氏度(由於 1 克耳文的刻度與 1 攝氏度相等,因此溫差的數值完全相同)。計算結果 h 的單位為 W/(m²·K)。數值越大,代表該表面散熱或吸熱的效率越好。
使用方式
輸入總熱傳遞率 \(Q\)、與流體接觸的表面積 \(A\),以及溫差 \(\Delta T\),按下計算即可立即得到係數。請將所有數值統一以 SI 國際單位輸入,結果即為 W/(m²·K)。
實例演算
假設一塊平板在面積 \(A = 2 \text{ m}^2\) 上散出 \(Q = 5000 \text{ W}\) 的熱量,表面與流體之間的溫差為 \(\Delta T = 25 \text{ K}\)。則 $$h = \frac{5000}{2 \times 25} = \frac{5000}{50} = 100 \text{ W/(m}^2\cdot\text{K)}$$ 這正是強制空氣對流的典型數值。
常見問題
應該使用什麼單位?請使用 SI 國際單位:\(Q\) 用瓦特、\(A\) 用平方公尺、\(\Delta T\) 用克耳文(或攝氏溫差)。輸出單位為 W/(m²·K)。
ΔT 可以用攝氏度嗎?可以。攝氏度表示的溫差在數值上與克耳文完全相同,因此結果不會改變。
h 的常見數值範圍是多少?空氣自然對流約為 5–25,空氣強制對流約 10–500,水的強制對流約 100–15,000,沸騰/冷凝則可超過 10,000 W/(m²·K)。