換熱操作中熱量通量 q(見傳熱過程)與傳熱推動(dòng)力(溫度差Δt)的比例系數(shù),即:
K=q/Δt它在數(shù)值上等于在單位溫度差推動(dòng)下于單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)單位傳熱面所傳遞的熱量,它與傳熱面積乘積的倒數(shù)為傳熱過程的總熱阻。對于通過平壁的傳熱,K可表述為:
式中 α1和 α2分別為壁面兩側(cè)的傳熱分系數(shù);λ和δ分別為間壁的熱導(dǎo)率和厚度;R1和R2分別為表征壁面兩側(cè)的垢層熱阻的系數(shù)。
當(dāng)傳熱過程的溫度差一定時(shí),傳熱系數(shù)越大,則換熱器的傳熱速率越高。雖然減小任何一項(xiàng)熱阻都可提高傳熱系數(shù),但當(dāng)某項(xiàng)熱阻遠(yuǎn)高于其他項(xiàng)時(shí),傳熱系數(shù)將主要取決于此控制項(xiàng)的熱阻。壁面熱阻通常很小,可忽略不計(jì)。垢層可產(chǎn)生相當(dāng)大的熱阻,因之換熱器的傳熱面需定期清洗。換熱器設(shè)計(jì)時(shí),控制項(xiàng)的熱阻需準(zhǔn)確地確定。在考慮強(qiáng)化傳熱過程時(shí),首先設(shè)法減少控制項(xiàng)的熱阻。
傳熱系數(shù)的大小與冷熱流體的性質(zhì)、換熱的操作條件(如流速、溫度等)、傳熱面的結(jié)垢狀況以及換熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸等許多因素有關(guān)。對流傳熱十分復(fù)雜,垢層熱阻又難以確定,因此傳熱系數(shù)的計(jì)算值與實(shí)際值往往相差較大。在設(shè)計(jì)換熱器時(shí), *好有實(shí)測值或生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參考。