Przelicznik gęstości strumienia cieplnego
Przeliczaj gęstość strumienia cieplnego między W/m², kW/m², cal/s·cm², BTU/h·ft² i BTU/s·ft². Wpisz wartość, a następnie wybierz jednostkę źródłową i docelową.
Przeliczaj gęstość strumienia cieplnego między jednostkami
Wzór na gęstość strumienia cieplnego
Gdzie:
- \(q_{\text{z}}\) — gęstość strumienia cieplnego podana w jednostce wyjściowej
- \(q_{\text{na}}\) — przeliczona gęstość strumienia cieplnego w jednostce docelowej
- \(C_{\text{z}}\) i \(C_{\text{na}}\) — współczynniki przelicznika wyrażające każdą jednostkę w W/m²
Kalkulator najpierw wyraża wpisaną wartość w W/m², a następnie dzieli ją przez współczynnik jednostki docelowej. Wynik przedstawia tę samą gęstość strumienia cieplnego w innej jednostce.
Gęstość strumienia cieplnego — przykład obliczenia
Przykład: przelicz wartość domyślną 100 W/m² na kW/m². Przelicznik używa współczynnika 1 dla W/m² oraz 1 000 dla kW/m².
\[100\times\frac{1}{1{,}000}=0.1\ \text{kW/m}^2\]
Wynik: 100 W/m² to 0,1 kW/m².
Jak korzystać z kalkulatora
- Wpisz nieujemną liczbę w polu Wartość strumienia cieplnego. Liczba musi być wyrażona w jednostce, którą wybierzesz w następnym kroku.
- Wybierz tę jednostkę w polu Jednostka źródłowa. Na przykład wybierz W/m², jeśli Twoja wartość jest wyrażona w watach na metr kwadratowy.
- Wybierz jednostkę, której potrzebujesz, w polu Jednostka docelowa. Możesz wybrać tę samą jednostkę, aby pozostawić liczbę bez zmian.
- Odczytaj Przeliczona gęstość strumienia cieplnego, aby poznać przeliczoną liczbę wraz z jednostką. Zmień dowolną opcję, aby porównać jednostki.
Dostępne jednostki to W/m², kW/m², cal/s·cm², BTU/h·ft² i BTU/s·ft². Ergów na sekundę na centymetr kwadratowy nie ma wśród opcji tego kalkulatora.
Co oznacza gęstość strumienia cieplnego
Gęstość strumienia cieplnego to szybkość transferu ciepła w przeliczeniu na jednostkę powierzchni. Wartość 100 W/m² oznacza, że przez każdy metr kwadratowy powierzchni przepływa ciepło w tempie 100 dżuli na sekundę, o ile tempo to jest jednolite na całej powierzchni. Wielkość ta jest również powszechnie nazywana strumieniem cieplnym.
Przy interpretacji tej liczby powierzchnia ma znaczenie. Strumień ciepła o mocy 100 W na powierzchni 1 m² odpowiada średnio 100 W/m²; ten sam strumień ciepła na powierzchni 2 m² odpowiada średnio 50 W/m². Jeśli gęstość strumienia cieplnego zmienia się na powierzchni, pojedyncza wartość może reprezentować średnią, a nie warunki w każdym punkcie. Do obliczeń dotyczących całkowitego strumienia ciepła skorzystaj z przelicznika strumienia ciepła.
Gęstość strumienia cieplnego może opisywać ciepło przechodzące przez ścianę, wpadające do kolektora słonecznego albo docierające do powierzchni elementu. Wielkość ta różni się od przewodności cieplnej: przewodność opisuje właściwość materiału związaną z przewodzeniem ciepła, natomiast gęstość strumienia cieplnego opisuje transfer ciepła na jednostkę powierzchni w określonych warunkach. Gdy chcesz przeliczyć właściwość materiału, użyj przelicznika przewodności cieplnej.
Jednostki i współczynniki przeliczania
Kalkulator stosuje W/m² jako jednostkę odniesienia. Jego współczynniki podają, ile W/m² odpowiada jednej jednostce każdego rodzaju:
- W/m²: 1. Wat to jeden dżul na sekundę, więc jest to jednostka układu SI dla gęstości strumienia cieplnego.
- kW/m²: 1 000 W/m². Przydatne, gdy wartość wymagałaby bardzo dużej liczby watów na metr kwadratowy.
- cal/s·cm²: 41 868 W/m², według współczynnika stosowanego w tym kalkulatorze.
- BTU/h·ft²: 3,15459 W/m², według współczynnika stosowanego w tym kalkulatorze.
- BTU/s·ft²: 11 336,722 W/m², według współczynnika stosowanego w tym kalkulatorze.
Na przykład przeliczanie z kW/m² na W/m² polega na pomnożeniu wartości przez 1 000. Przeliczanie w przeciwnym kierunku polega na podzieleniu jej przez 1 000. Dla każdej innej pary jednostek kalkulator stosuje kolejno oba podane współczynniki; nie musisz ręcznie przeliczać na W/m².
Założenia i ograniczenia praktyczne
Narzędzie to przelicza jednostki; nie oblicza gęstości strumienia cieplnego na podstawie różnicy temperatur, grubości ściany, właściwości materiału ani powierzchni. Zmiana jednostek nie określa również kierunku przepływu ciepła. Pole Wartość strumienia cieplnego przyjmuje wartości nieujemne, więc wpisz wartość bezwzględną, a nie wartość ze znakiem.
Wyniki są zaokrąglane do ośmiu miejsc po przecinku. Bardzo mała niezerowa wartość po przeliczeniu może więc zostać wyświetlona jako zero. Zachowaj pierwotną wartość i jej jednostkę, jeśli potrzebujesz większej precyzji niż zapewnia wyświetlany wynik.
Podane współczynniki dla BTU/s·ft² i BTU/h·ft² nie mają dokładnego stosunku 3 600 do 1, jaki wynikałby z samych sekund i godzin. Kalkulator stosuje współczynniki pokazane powyżej, więc przed oparciem się na wyniku w jednostkach BTU w precyzyjnych pracach inżynieryjnych sprawdź obowiązującą definicję BTU i standard przeliczania. Gęstość strumienia cieplnego różni się też od gęstości strumienia masy, która mierzy przepływ masy na jednostkę powierzchni, a nie transfer ciepła.
Najczęściej zadawane pytania
Jak obliczyć gęstość strumienia cieplnego na podstawie energii, czasu i powierzchni?
Podziel przeniesioną energię przez czas oraz powierzchnię, przez którą przepływa: \(q=E/(tA)\). Na przykład 90 000 dżuli przechodzących przez 3 metry kwadratowe w ciągu 5 minut daje \(90{,}000/(300\times3)=100\) W/m². Najpierw zamień minuty na sekundy, jeśli chcesz wynik w W/m². To obliczenie daje wartość średnią w podanym czasie i na podanej powierzchni.
Jaka jest normalna lub dobra gęstość strumienia cieplnego?
Nie istnieje uniwersalna wartość normalna; zależy ona od procesu i od tego, którą powierzchnię mierzysz. Dla orientacji: światło słoneczne padające na powierzchnię skierowaną prosto w południowe słońce może dawać około 1 000 W/m², ale faktycznie pochłonięte ciepło zależy od powierzchni i warunków. Dla ściany lub elementu porównaj swoją wartość z wymaganiami projektowymi i warunkami pracy, a nie z jedną ogólną wartością odniesienia.
Jak ręcznie przeliczyć BTU/h·ft² na kW/m²?
Używając współczynników tego przelicznika, pomnóż wartość w BTU/h·ft² przez 3,15459, aby uzyskać W/m², a następnie podziel przez 1 000, aby uzyskać kW/m². Na przykład 10 BTU/h·ft² to 31,5459 W/m², czyli 0,0315459 kW/m². Pamiętaj, że jednostka powierzchni jest do kwadratu: traktowanie stóp kwadratowych jak stóp liniowych to częste źródło błędów.
Co oznacza ujemna gęstość strumienia cieplnego?
Wartość ujemna zwykle wskazuje, że ciepło płynie w stronę przeciwną do przyjętego kierunku dodatniego; nie oznacza, że istnieje ujemna ilość ciepła. Na przykład obliczenie przewodzenia może przypisywać przeciwne znaki ciepłu płynącemu do środka i na zewnątrz. Ten przelicznik przyjmuje tylko wartości bezwzględne, więc przelicz samą wartość bezwzględną, a kierunek zachowaj osobno w swoich notatkach.
Czy gęstość strumienia cieplnego to samo co współczynnik wnikania ciepła?
Nie. Gęstość strumienia cieplnego ma jednostki W/m², podczas gdy współczynnik wnikania ciepła ma jednostki W/(m²·K). W prostym modelu konwekcji są one powiązane zależnością \(q=h\Delta T\), gdzie \(h\) to współczynnik, a \(\Delta T\) to różnica temperatur między powierzchnią a płynem. Przeliczenie jednostek \(q\) nie pozwala wyznaczyć \(h\) bez znajomości tej różnicy temperatur i odpowiedniego modelu.
Jaką powierzchnię użyć przy obliczaniu gęstości strumienia cieplnego?
Użyj powierzchni, przez którą opisywany jest przepływ ciepła, i zaznacz, co ta powierzchnia reprezentuje. Dla ciepła przechodzącego przez ścianę może to być odpowiednia strona ściany; dla światła słonecznego może to być oświetlona powierzchnia lub jej powierzchnia rzutowana w stronę słońca. Mieszanie tych definicji powierzchni może dać różne wartości, nawet gdy całkowita moc doprowadzana pozostaje niezmieniona.