水和空气热交换总结

本文格式为Word版，下载可任意编辑——水和空气热交换总结水和，水在不同保温措施下的散热速率，水在不同温度下的散热速率在电热水器的应用总结

传热是指由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学其次定律可知，凡是有温度差存在时，热就必然从高温处传递到低温处，因此传热是自然界和工程技术领域中极普遍的一种传递现象。

根据传热机理的不同，热传递有三种基本方式：传导、对流和热辐射。热传导又称导热，若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差，此时热量将从高温部分传向低温部分，或从高温物体传向与它接触的低温物体，直至整个物体的各部分温度相等为止。热传导在固体、液体、和气体中均可进行。

热对流，流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程，简称对流。热对流仅发生在流体中。在流体中产生对流的原因有二：一是因流体中各处的温度不同而引起密度的区别，使轻者上浮，重者下沉，流体质点产生相对位移，这种称为自然对流；而是因泵（风机）或搅拌等外力所致的指示强制运动，这种称为强制对流。在传热过程中，往往遇到的并非单纯对流方式，而是流体流过固体表面时发生的对流和热传导联合作用的传热过程，即是热由流体传到固体表面的过程，寻常称为对流传热。对流传热的特点是靠近壁面附近的流体层依靠热传导方式传热，而在流体主体中则主要依靠对流方式传热。可见，对流传热与流体滚动状况密切相关。虽然热对流是一种基本的传热方式，但是由于热对流总伴随着热传导，要将两者分开处理是困难的，因此一般并不探讨单纯的热对流，而是着重探讨具有实际意义的对流传热。

热辐射，因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。所有物体（包括固体、液体、气体）都能将热量以电磁波形式发射出去，而不需要任何介质，也就是说它可以在真空中传播。自然界中一切物体都在不停地向外发射辐射能，同时又不断地吸收来自其他物体的辐射能，并将其转变为热能。由于高温物体发射的能量比吸收的多，而低温物体则相反，从而使净热量从高温物体传向低温物体。

当未饱和空气和自由水水面相接触时，由于自由水面的水蒸气分压力比未饱和空气的水蒸气分压力高，于是产生液面水汽蒸发。水分蒸发成水汽时，要吸收大量的显热，就导致空气温度下降，整个过程是空气中的显热量转变成水汽的潜热量的一种热交换。

饱和蒸汽分压力大的高温水分子向低压力的空气滚动，当水和空气接触时，一方面由于空气和水的直接传热，另一方面由于水蒸气表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，将水中的热量带走。也就是水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，水分子不断地向空气蒸发，成为水蒸汽分子，剩余的水分子的平均动能就会降低，从而使水的温度下降。可以看出，蒸发降温与空气的温度（寻常说的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能

不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。由此可以看出，与水接触的空气越枯燥，蒸发就越简单进行，水温就简单降低。

传导速率的公式来源如下：

以三层圆筒璧的热传导推导多层壁的热传导，三层壁圆筒如下图1-1所示：假设各层间接触良好，各层的导热系数分别为l1、l2、l3，厚度分别为b1=(r2-r1)、b2=(r3-r2)、b1=(r4-r3)。若将串联热阻的概念应用于Q=Sml(t1-t2)=Sml(t1-t2)（1-1）

br2-r1

，则三层圆筒的导热热速率方程式为：

Dt+Dt+DtQ=123（1-2）

b3b1b2++l1Sm1l2Sm2l3Sm3

2pL(r2-r1)2pL(r3-r2)式中Sm1=,Sm2=,r2r3lnln

r1r2

S=2pL(r4-r3)m3rln4r32pL(t1-t2)2pL(t1-t4)同理，由式Q=r可得：Q=1r1r21r4（1-3）23lnln+ln+lnr1l1r1l2r2l3r3t1-tn+1Q=对n层圆筒璧，热量传导速率方程式为：nbi（1-4）

?i=1liSmi?C;不锈钢的导热系数：0?C：（搪瓷的导热系数：0.8273~1.163W/m×???

16.28W/m×C，100C：17.45W/m×C）

对圆筒璧的稳态热传导，通过各层的热传导速率都是一致的。

热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清早的使用，在寒冷的东北特别重要。目前较好的保温方式是进口聚氨脂整体自动化发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。

当我们知道各层的导热系数l，我们就能利用公式（1-4）知道不同材质的散热速率，以及在不同的保温措施下的散热速率。当然可以通过公式计算得出热

水器保温水箱的散热速率。

以以下举热水器产品的一些参数和规律。

史密斯热水器：42度左右最节能，用水量大或家庭多人洗浴时将加热温度设为最高75度，或者提前一小时或一个半小时加热。内胆：金桂内胆（史密斯专利），保温层：无氟聚氨脂，外壳：工程塑料。型号：CEWH-PEZ6

a.MAX双模2合1系统速热/储热2合1，即开即洗，多倍量热水b.金圭特护加热棒

c.中温保温,更聪明更节能的保温方法d.洗浴时段定时，热水无需等待e.即时加热,使用更灵智

f.低功率加热,用电高峰期避免家中电器同时启动造成的电表负荷大而跳闸g.控制器自动休眠，仍显示关键信息，便捷又节能h.超厚保温层，高效又节能

i.断电记忆功能,避免重设（时钟除外）j.无线遥控,掌控热水生活k.全彩高清LED显示屏

l.额定最大功率3000W，2000W/3000W可调m.设定温度范围（℃）：35-75n.额定水压（Mpa）：0.8

海尔电热水器：40-45度最节能，使用可以耐压的内胆，在内胆上安装加热部件和温控部件，使用加热管对内胆的水加热，到达设定温度后，温控部件会自动切断电源。使用时利用自来水的压力将内胆的热水压出，通过混合阀调理适合自己的水温进行洗浴。

（1）型号：A5隐蔽储热式40升电热水器FCD-HX40CI(E)

a.中温保温：

b.使温度维持在38-40度之间，避免反复加热，缩短加热的时间c.镁棒、内胆钢板、搪瓷粉末d.加热方式：双管加热e.最高温度(℃)75f.英格莱800不锈钢加热管

（2）型号：博睿变频增容100升电热水器ES100H-B3(E)a.快速热水，随需而变

b.速热/储热二合一技术，一人洗浴时，选择半胆速热，既提升了加热速度，又避免了加热整胆水造成的浪费；全家人洗浴时，选择整胆加热，热水源源不断。

变频增容，大幅提升出热水量

c.在速热/储热二合一技术基础之上，特别搭载“双核接力〞加热系统。两

根加热体分别对上层水位和下层水位交替循环预热，热量在内胆里充分释放，大幅提升出热水量，让您想洗多久就洗多久。d.绿色环保畅享低碳生活。

e.中温保温:40℃临界保温，更节能，既免去反复加热的浪费，又缩短了再次加热的时间，满足您省时省电的双重需求。

美的电储热水器：内胆：搪瓷，保温层：聚氨脂，水箱外壳：钢板，当多人洗浴或用水量大的时候可将温度设定在最高温度，高端产品也可设置为一人洗浴或多人洗浴，控制系统能自行控制水温。室温30度时，每隔一小时水温下降1-1.5度。

（1）型号：D30L

a.速热产品，3000W加热，只需等待10.5分钟即可享受温暖沐浴（进水温

度25度状况下）；

b.蓝钻内胆，抗爆、抗溶、抗酸，使用寿命长，经久耐用c.全自动控制：自动补充冷水，自动加热；

d.采用防干烧、防超温、防漏电、防高水压等多重保护装置以及IP×4级

防水设计，安全有保障；

e.超长低热负荷发热管，使用寿命更长(2)型号：F16C（数显）

a.四位数码管显示产品，大功率1650W；

b.节能设计：中温保温/夜电技术/预约定时，三大节能保证；电量显示，洗

浴用电量一目了然，节能省电看得见；加厚聚氨脂整体发泡技术，保温节能效果更好；