什么是传热系数?
对流传热系数(通常记作 \(h\))用来衡量固体表面与流动的流体(液体或气体)之间换热的效率。它是热工程、暖通空调(HVAC)设计、换热器选型以及电子散热中的核心参数。本计算器依据牛顿冷却定律,直接由热流量、传热面积以及表面与流体之间的温差求出 \(h\)。
公式详解
计算依据为 $$h = \frac{Q}{A \cdot \Delta T}$$ 它是牛顿冷却定律 \(Q = h \cdot A \cdot \Delta T\) 的变形。式中 Q 为热流量,单位瓦特(W);A 为参与换热的表面积,单位平方米(m²);ΔT 为温差,单位开尔文(K)或摄氏度(1 开尔文与 1 摄氏度的间隔相等,因此温差数值完全相同)。计算结果 \(h\) 的单位为 W/(m²·K)。数值越大,说明该表面散热或吸热的能力越强。
使用方法
分别输入总热流量 Q、与流体接触的表面积 A,以及温差 ΔT,点击"计算"即可立即得到传热系数。请将所有输入统一采用国际单位制(SI),这样结果才会是 W/(m²·K)。
计算示例
假设一块平板在 \(A = 2 \ \text{m}^2\) 的面积上散发 \(Q = 5000 \ \text{W}\) 的热量,表面与流体之间的温差为 \(\Delta T = 25 \ \text{K}\),则 $$h = \frac{5000}{2 \times 25} = \frac{5000}{50} = \mathbf{100 \ \text{W/(m}^2\cdot\text{K)}}$$ 这一数值正是强制空气对流的典型水平。
常见问题
应该使用什么单位?请使用国际单位制:Q 用瓦特,A 用平方米,ΔT 用开尔文(或摄氏度温差)。输出单位为 W/(m²·K)。
ΔT 可以用摄氏度吗?可以。温差无论用摄氏度还是开尔文表示,数值都完全相同,因此结果不变。
h 的典型取值范围是多少?空气自然对流约为 5–25,空气强制对流约为 10–500,水的强制对流约为 100–15,000,而沸腾/冷凝过程可超过 10,000 W/(m²·K)。