热工计算
热力状态和热力状态参数（热工计算）
热⼒状态和热⼒状态参数（热⼯计算）先说明⼀下。
术语状态的涵义是极⼴的，本⽂不准备展开。
对于⼯程热⼯计算，状态是指热⼒状态；对于化学热⼯计算，状态是指化学热⼒状态。
本⽂主要讨论热⼒状态及热⼒状态参数；对于化学热⼒状态及化学热⼒状态参数，仅必要时简要讲⼀点。
⼀．热⼒状态热⼒状态，简称状态，是指热⼒过程中的某⼀瞬间，⼯质所呈现出的宏观物理状态。
热⼒状态可以分为：①热⼒平衡状态，②热⼒不平衡状态。
⒈热⼒平衡状态：简称平衡状态，即当且仅当受到外部作⽤时才会发⽣改变的热⼒状态。
热⼒平衡指的是热平衡和⼒平衡。
热⼒系统处于热⼒平衡状态的充要条件是热⼒系统既热平衡⼜⼒平衡。
化学热⼒学中与热⼒平衡状态相对的术语是化学热⼒平衡状态。
化学热⼒平衡指的是热⼒平衡和化学平衡。
化学热⼒系统处于化学热⼒平衡状态的充要条件是热⼒系统既热⼒平衡⼜化学平衡。
①热平衡：即热⼒系统的各组成部分彼此之间均不传递热量。
②⼒平衡：即热⼒系统的各组成部分彼此之间均⽆相对位移。
③化学平衡：即化学热⼒系统中正向反应与逆向反应的反应速度相等。
⒉热⼒不平衡状态：简称不平衡状态，即仅由内部作⽤即可发⽣改变的热⼒状态。
热⼒不平衡指的是热不平衡或⼒不平衡。
热⼒系统处于热⼒不平衡状态的充要条件是热⼒系统热不平衡或⼒不平衡。
化学热⼒学中与热⼒不平衡状态相对的术语是化学热⼒不平衡状态。
化学热⼒不平衡指的是热不平衡、⼒不平衡或化学不平衡。
化学热⼒系统处于化学热⼒不平衡状态的充要条件是热⼒系统满⾜热不平衡、⼒不平衡或化学不平衡三者之⼀。
①热不平衡：即热⼒系统的组成部分有热量传递。
②⼒不平衡：即热⼒系统的组成部分有相对位移。
③化学不平衡：即化学热⼒系统中正向反应与逆向反应的反应速度不相等。
⼆．热⼒状态参数热⼒状态参数，简称状态参数，是指热⼒状态的度量尺度；它仅与热⼒状态有关。
从数学⾓度来看，热⼒状态参数为点函数；这就是说，热⼒状态参数的微元差为全微分，或者说热⼒状态参数沿任⼀⾮闭合路径的积分为定值，再或者说热⼒状态参数沿任⼀闭合路径的积分为零。
热工计算公式及参数
热工计算公式及参数热工计算是指通过一系列公式和参数来计算热量、功率、效率等热力学参数的过程。
热工计算在工程设计、能源管理和热力学研究等领域起着重要的作用。
本文将介绍一些常用的热工计算公式和参数。
1.热功率计算公式：热功率（Q）是表示单位时间内传输的热量的物理量。
常用的热功率计算公式如下：Q=m×c×ΔT其中，Q表示热功率，m表示物体的质量，c表示物体的比热容，ΔT表示物体的温度变化。
2.传热系数计算公式：传热系数（k）是表示单位时间内在单位面积上传输的热量的物理量。
常用的传热系数计算公式如下：k=Q/(A×ΔT)其中，k表示传热系数，Q表示传输的热量，A表示传热面积，ΔT表示温度差。
3.热效率计算公式：热效率（η）是指燃烧设备、热交换设备或热动力系统中实际产生的热量与理论上可能产生的最大热量之比。
常用的热效率计算公式如下：η=(实际产生的热量/理论可能产生的最大热量)×100%4.压力与体积关系公式：热工系统中的工质一般按照多种状态方程进行描述，其中最常用的是理想气体状态方程：PV=nRT其中，P表示压力，V表示体积，n表示物质的摩尔数，R表示气体常数，T表示温度。
5.比容与温度关系公式：比容（v）是指单位质量的物质占据的体积。
对于理想气体，比容与温度的关系可以用热力学公式来表示：v=(R×T)/P其中，v表示比容，R表示气体常数，T表示温度，P表示压力。
6.热辐射传热计算公式：热辐射传热是指两个物体之间通过热辐射方式传输热量的过程。
常用的热辐射传热计算公式如下：Q=ε×σ×A×(T1^4-T2^4)其中，Q表示传输的热量，ε表示发射率，σ表示热辐射常数，A表示辐射面积，T1和T2分别表示两个物体的温度。
7.热导率计算公式：热导率（λ）是指单位时间内通过单位厚度、单位面积的热流量。
常用的热导率计算公式如下：λ=(Q×L)/(A×ΔT)其中，λ表示热导率，Q表示传输的热量，L表示传热路径的长度，A表示传热的面积，ΔT表示温度差。
热工计算流程
辐射换热系数
Hr
•自然界中的各个物体都在不停地想空间散发出辐射热，同时又在不停地吸收其他物体散 发出的辐射热，这种在物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递就是辐射换 热。
线传热系数
定义：表示门窗或幕墙玻璃边缘与框的组合传热效应所产生附 加传热量的参数，简称线传热系数。 线传热系数，顾名思义，是通过框与玻璃接触，传递给玻 璃的热量散失，也就是边缘玻璃的额外热量损失。
LBNL软件计算实例
Optics
玻璃的光学分析
LBNL
Window
整窗玻璃的热工计 算及单片玻璃热工 性能计算 复杂模型的热工计 算
THERM
OPTICS
（1） 支持光谱和国际玻璃光谱数据格式； （2） 多层玻璃系统的光学热工性能计算与玻璃模拟设计； （3） 玻璃光谱曲线及颜色显示； （4） 玻璃表面温度计算及显示； （5） NFRC、ISO标准计算，玻璃更换厚度、膜层等模拟设计；
热工定义及 计算流程讲解
甘旭东
深圳市三鑫幕墙工程有限公司
内容摘要
1.热量散失的途径 2.热工计算重要参数的定义 3.线传热系数的介绍 4.LBNL软件计算计算实例 5.非透明幕墙手算方法 6.欧标、美标、国标U值区别 7.结露计算
热工计算
第十章传热过程与换热器计算基础§10-1 传热过程一、复合换热(Combined Heat Transfer )问题工程上的处理方法是将辐射换热量折成对流换热量来处理。
1. 求出辐射换热量Φrt A h t h h A t Ah t Ah t c r r c r c ∆∆∆∆ΦΦΦ=+=+=+=)(convection c =4. radiationr =tAh r r ∆Φ=tA h r r ∆Φ/=3. 由上式求出2. 将Φr 写成牛顿冷却定律形式r c t h h h +=二、通过平壁的传热21111h h k ++=λδh 1和h 2由前述公式来计算通过平壁的传热系数可由下式计算：* 注：这里所说的复合换热处理方法对以后的讨论完全适用。
如不特殊说明，则认为h 即为总的换热系数。
用时省去下标t ，用h表示。
二、通过圆管的传热物理问题l：为管长d i，d o：圆管内径，外径；t fi，t fo：管内、外流体温度；t wi，t wo：管内、外壁温度；h i，h o：管内、外侧复合表面传热系数；λ：管壁导热系数；：热流量。
ld h t t t t l d h i i wifi wi fi i i π1)(π-=-=Φ由分析可知：i owowi i o wo wi lnπ21-ln )-(π2d d l t t d d t t l λλ==ld h t t t t l d h o o fowo fo wo o o π1)(π-=-=经整理，可得：oo i oi i fo fi 1ln 211)(πd h d d d h t t l Q ++-=λ对外侧面积而言（即以管外侧面积为基准）的传热系数的计算式为：oi o o i o i 1ln 211h d d d d d h k ++=λ习惯上，工程计算都以管外侧面积为基准。
从热阻的角度来看，上式可以改写为：oi o i i o 1ln π2111hA d d l A h kA ++=λ若以管内侧面积为基准，则传热系数为：oio i o i i i 1ln 211d d h d dd h k ++=λ§10-2 传热的强化和隔热保温技术一、强化传热的原则和强化对流换热的手段强化换热mt k q ∆=q ↑就是强化换热∆t m ↑k ↑q ↑●增加温差，常常使不可逆损失增大●增加k ，主流例题：压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过，h o =90W /(m 2.K)。
热工计算
热工计算(单板)1.保温设计⑴ 根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93,哈尔滨地区围护结构需要的最小总热阻R omin＝［t I-t e］·n·R I／［△t］式中：［△t］——室内空气与围护结构内表面允许温差，查表取6℃； n ——温度修正系数，查表取1；R I——围护结构内表面换热阻，查表取.11m2k/W；t I——冬季室内计算温度，按规范查表取20℃；t e——围护结构冬季室外计算温度,查表取-33℃。
∴ R omin＝［t I-t e］·n·R I／［△t］＝［20－(-33)］×1×.11／6＝.972 m2K／W⑵ 围护结构的传热阻应按下式计算：R0＝R I＋R＋R e式中： R0 --围护结构的传热阻m2k/W；R I --内表面换热阻m2k/W；R e --外表面换热阻m2k/W；R --围护结构热阻m2k/W；R＝R面板＋R墙＋R保温＋R空气＝δ面板／λ面板＋δ墙／λ墙＋δ保温／λ保温＋R空气＝4／(1000×203)＋370／(1000×.76)＋30／(1000×.042)＋.13＝1.331m2k/W；其中：δ面板、δ墙、δ保温--分别为幕墙面板、土建墙体和保温材料层的厚度，mm ；λ面板、λ墙、λ保温--分别为幕墙面板、土建墙体和保温材料层的导热系数，W／m·k ；R空气--空气间层热阻m2k/W则R0＝R I＋R＋R e＝.11＋1.331＋.04＝1.481m2k/WR0> R omin所以保温性能满足要求。
2.墙体内表面防结露设计⑴ 室内空气露点温度的确定室内空气的计算温度t I取20℃；相对湿度φ＝60％时人体感觉舒适。
查《铝窗制造》表23可知室内空气露点温度为t d＝12℃。
⑵ 当围护结构内表面温度θI高于室内空气露点温度t d时，内表面不会有结露，即应有θI≥t dθI＝t I-R I·(t I-t e)/R o≥t d式中,R I——幕墙的内表面换热阻，取0.11 m2K/Wt e——冬季室外计算温度；R o——幕墙的总热阻则θI＝t I-R I·(t I-t e)/R o＝20-.11×(20-(-33)) / 1.481＝16.1 ℃>12℃所以幕墙内表面防结露性能满足要求。
混凝土热工计算书
混凝土热工计算书1、混凝土拌合物的最终温度，可按下式计算：)(9.02.4)()()(9.02.4)(2.4)(9.0G S C W G p g p B Gt p S p b G S C W G p S p W t Gt St Ct T g s g g s s g s w g s c ++++-+++++--+++=式中：T ——拌合时混凝土拌合物的最终温度(℃)W 、C 、S 、G ——水、水泥、砂、石的用量（kg ）；tw 、tc 、ts 、tg ——水、水泥、砂、石的温度（℃）；ps 、pg ——砂、石的含水率（%）；b 、B ——水泥的比热及溶解热（℃）；当骨料温度＞0℃时，b=4.2，B=0；≤0℃时，b=2.1，B=335。
2、混凝土自搅拌机中倾出时的温度可按下式计算:)(16.01d T T T T --=式中：T1——混凝土自搅拌机中倾出时的温度（简称出机温度）（℃）；T ——混凝土拌合物的温度（℃）；Td ——搅拌机棚内的温度（℃）。
3、混凝土经运输和浇筑成型后的温度（℃）；混凝土由出机到浇筑过程的温度损失，因运输工具、倒运次数、运输时间、出机温度和室外气温的变化而异混凝土经过运输和浇筑成型后的温度可按下式计算))(032.0(112a T T n at T T -+-=式中：T2——混凝土经过运输和成型后的温度（℃）；t——混凝土自运输至成型的时间（h）；n——混凝土倒运的次数；Ts——室外气温（℃）；a——温度损失系数（h-1）；Ta——搅拌棚内温度（℃）。
当用混凝土运输车时a=0.25，开敞式自卸汽车时a=0.20，用封闭式自卸汽车时a=0.10，用手推车时a=0.50。
热工计算
附件3：
公共建筑
热工计算书
工程名称：
设计单位：
建设单位：
计算人：
联系电话：
计算时间：
1 工程概况
注：该建筑面积应按《建筑工程建筑面积计算规范》GB/T 50353-2005确定。
2 计算依据
山东省工程建设标准《公共建筑节能设计标准》（DBJ 14- 036-2006）
3 基本参数计算
注：1 窗墙面积比应按标准第2.0.8条规定计算；
2 建筑面积A O、建筑体积V0应按标准附录G中规定的方法进行计算。
4 规定性方法计算（条件具备可采用节能设计软件计算）
4.1 围护结构热工计算
附：外墙平均传热系数计算过程
4.2建筑采暖空调系统设备性能表
表4.2
4.3 规定性指标判定
当设计建筑的围护结构热工性能及其他指标满足标准中规定的刚性指标，采暖空调系统的设备性能系数符合标准的规定值，可直接判定该设计建筑为节能设计。
亦可采用节能设计软件直接判定。
5 性能化设计方法
当所设计建筑的围护结构某些热工性能不能满足标准中刚性指标规定时，则必须对设计建筑进行热工性能权衡判断。
5.1 动态的权衡判断
应采用节能设计软件进行全年8760小时的逐时能耗模拟计算，而且要有完整的计算书。
5.2 简化的权衡判断（条件具备时可采用节能设计软件判断）
单体建筑面积小于或等于20000m2，大于300m2，且不全面设置空气调节系统的公共建筑，可采用简化的权衡判断（稳态计算法），步骤如下：
5.2.1 传热面积计算表（设计建筑和参照建筑应分别列表计算）
2
5.2.2 围护结构热工性能简化权衡判断计算表。
冬季施工方案热工计算
冬季施工方案热工计算(一)混凝土搅拌、运输、浇筑温度计算1、混凝土拌合物温度计算⑴计算公式To=0.92(m t√Γe+nisTs+∕nw/‰÷r0>7i)+4.2Γ.(mw-GM i a-ωfi tnκ)C“(6W‰Zα+WngTi)一α(6W‰+ω8m s)/4.2m w+0.92(w<<>+/ns÷τ‰+rrv)式中：To——混凝土拌合物温度(C)Ts——掺合料的温度(C)TLe——水泥温度(C)K——砂子温度(℃)Tn——水的温度(C)m»r --- 拌合水用量(kg)mce--- 水泥用量(kg)m ----- 掺合料用量(kg)m.w --- 砂子用量(kg)11V --- 石子用量(kg)Wsa --- 砂子的含水率(％)Wg --------- 石子的含水率(％)C H——水的比热容[kJ/(kg∙K)]Q——冰的溶解热(kj/kg)；当骨料温度大于OC时：C卬=4.2,G=O;当骨料温度小于或等于0℃时：C H-=2.1,α=335;⑵计算参数⑶计算结果2、混凝土拌合物出机温度计算⑴计算公式Ti=To-OAe(To-T)p式中：Tl——混凝土拌合物出机温度（C）TP——搅拌机棚内温度（C）⑵计算参数⑶计算结果3、混凝土拌合物运输至浇筑地点时的温度计算⑴计算公式Tz=T∖-Δ7）-Xrb△7；=（M+0.032MX（TL北）AT） 3.6AT Z）W∆n>=4<υ×----- -XΔ/ι×t2× ----------- -0.04+S c,∙α∙θ∕-九式中：T2——混凝土拌合物运输与输送到浇筑地点时温度（℃）ΔT;——采用装卸式运输工具运输混凝土时的温度降低（C）∆7l——采用泵管输送混凝土时的温度降低（C）ΔTι——泵管内混凝土的温度与环境气温差（C）£——室外环境气温（C）ħ——混凝土拌合物运输的时间（h）t2——混凝土在泵管内输送时间（h）n——混凝土拌合物运转次数Cc——混凝土的比热容［kJ/（kg・K）］Pe--- 混凝土的质量密度（kg∕m3）2b——泵管外保温材料导热系数［W/（m∙K）］心——泵管外保温层厚度（In）Dl——混凝土泵管内径（m）IX一一混凝土泵管外围直径（包括外围保温材料）（III）①——透风系数a一一温度损失系数Or1）：当用混凝土搅拌车输送时，a=0.25；当用开敞式大型自卸车时，a=0.20；当用开敞式小型自卸车时，α=0.30；当用封闭式自卸车时，a=0∙10;当用手推车时，α=0.50o⑵计算参数⑶计算结果4、考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土浇筑完成时的温度计算⑴计算公式FCcnuT2+CfinfTf+CsnisTxTy= -------- -- -------ιrhCCm<+cm+cx式中：73——混凝土浇筑完成时温度(℃)Cf -- 模板的比热容[kJ/(kg∙K)]Cs——钢筋的比热容[kJ/(kg・K)]m4——每立方米混凝土的重量(kg)πy --- 每立方米混凝土相接触的模板重量(kg)in、-每立方米混凝土相接触的钢筋重量(kg)Tf一一模板的温度(°C),未预热时可采用当时的环境温度(C)；T.——钢筋的温度(°C),未预热时可采用当时的环境温度。
建筑热工设计计算公式及参数
建筑热工设计计算公式及参数
以下是建筑热工设计常用的计算公式和参数：
1.建筑热负荷计算公式：
建筑热负荷（Q）=冷负荷（Qc）+供暖负荷（Qh）+通风负荷（Qv）
其中，冷负荷计算公式为：Qc=(Ql+Qw+Qv)
供暖负荷计算公式为：Qh=(Ql+Qw+Qv)
通风负荷计算公式为：Qv=V（t1-t2）ρc
其中，V为室内空气流量，t1为新风温度，t2为室内空气平均温度，ρc为空气密度和比热容之积。
2.热传导计算公式：
热传导热阻（R）=L/(λ*A)
其中，L为热传导距离，λ为材料的热导率，A为传导截面面积。
3.热辐射计算公式：
热辐射（Qr）=ε*σ*A*(T1^4-T2^4)
其中，ε为材料表面的辐射率，σ为斯特藩－玻尔兹曼常数，A为
辐射表面积，T1和T2分别为表面温度和环境温度。
4.太阳辐射计算公式：
太阳辐射（Qs）= G * A * f * k * cosθ
其中，G为太阳总辐射，A为所接受辐射的面积，f为表面吸收系数，k为太阳辐射入射角度与法线夹角的余弦值，θ为太阳高度角。
5.空气换算参数：
空气换算需要使用以下参数：
空气密度ρ=P/(R*T)
其中，P为大气压强，R为气体常数，T为气温。
6.热容量计算公式：
热容量（C）=m*c
其中，m为物体质量，c为物体比热容。
以上是建筑热工设计中常用的计算公式和参数，通过这些公式和参数
可以计算建筑的热负荷、热传导、热辐射、太阳辐射以及空气换算等关键
指标，从而指导建筑的热工设计和能源利用优化。
换热器热工计算的基本原理
eห้องสมุดไป่ตู้
1 exp NTU (1 Rc ) 1 Rc
Rc=Wmin/Wmax 相变时，Wmax
逆流
Rc 0
NTU 1+NTU
e
1 Rc exp NTU (1 Rc )
1 exp NTU (1 Rc )
W1 W2， e=
工程上，通常以线图的形式表示e与NTU之间的关系
例题
2.2 温度为99 °C 的热水进入一个逆流热交换器，将4 °C的冷水加热到32 °C。热水的流量为9360kg/h，冷水流量为4680kg/h，平均传热系数为 830W/(m2 •°C )，试计算热交换器的面积和传热有效度。 解：首先分别画出顺流、逆流布置的温度分布图
W1=Wmax，W2=Wmin
t 50 C
'' 1
（a）顺流 tmax 80 10 70 C
tmin 50 30 20 C
t tmin 70 20 tm max 33.9 C tmax 70 ln ln 20 tmin
tm
tmax tmin 50 40 44.8 C tmax 50 ln ln 40 tmin
t " t ' tm t " ln ' t
tmax tmin tm tmax ln tmin
对数平均温差
注意：1.换热器中某种流体既有相变又有对流换热时，应分段计算平均温差 2.其它流动形式的平均温差 tm tm,c， 温度修正系数
例题
2.1 在一台螺旋板式换热器中，热水的流量为2000kg/h，冷水流量为3000kg/h， ' t2 10 °C ，如果要求将冷水加 热水进口温度 t1' 80 °C， 冷水进口温度 '' t2 30 °C，试求顺流和逆流时的平均温差。 热到 解：首先分别画出顺流、逆流布置的温度分布图 在题述温度范围内，水的比热为C1=C2=4.2kJ/(kg• °C)，先求出热水出口温度