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第十三章 稳 态 导 热 2)各层间温度为: 第十三章 稳 态 导 热 【案例分析与知识拓展】案例1:增强或削弱导热热阻的途径冷库墙壁由钢板、玻璃纤维、木材三层不同材料叠合而成,已知各层的厚度分别为δ1=18mm、δ2=100mm、δ3=50mm,各层的导热系数为λ1=45W/(m·℃),λ2=0.035W/(m·℃),0.4W/(m·℃)。案例2:接触热阻 第十三章 稳 态 导 热 图13-7 接触热阻 第十三章 稳 态 导 热 【本章小结】一、导热的基本概念(1)温度场 指某一瞬间物体内各点的温度分布规律,它是时间和空间位置的函数。(2)温度梯度 是沿等温面(线)法线方向上的温度变化率。二、导热的基本定律傅里叶定律指出纯导热物体内,导热热流量与垂直于导热方向的面积成正比,与等温面法线方向上的温度梯度成正比,方向与温度降低方向相同。三、导热系数(1)导热系数λ 表征物质导热能力大小的物性参数,单位为W/(m·K),即单位温度降度时的导热热流密度。 第十三章 稳 态 导 热 (2)影响λ的因素 不同物质的导热系数不同,一般λ导电固体λ非导体λ液λ气。四、平壁和圆筒壁的稳态导热计算 表13-3 单层平壁和单层圆筒壁稳态导热计算公式汇总表 表13-4 多层平壁和多层圆筒壁稳态导热计算公式汇总表 【思考与练习题】 第十三章 稳 态 导 热 图13-8 题13-8图 第十三章 稳 态 导 热 图13-9 题13-9图 第十三章 稳 态 导 热 第一节 导热的基本概念同一物体温度不同的各部分之间或相互接触的温度不同的多个物体之间,因温差而引起的热量传递过程称为导热(又称为热传导)。例如装在室内的暖气散热片,当温度较高的热水在散热器内流过时,将热量传递给散热片,而散热片将所得的热量又传递给外部温度较低的空气,热量自暖气散热器内壁传递到外壁以及翅片的过程就属于导热过程。一、温度场温差是热量传递的驱动力,每一种传热方式都与物体的温度密切相关,所以研究物体内各点温度的状况是非常重要的。为描述物体内各点温度的分布状况,引入温度场、等温面以及等温线和温度梯度等概念。 在线教务辅导网: 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址: 第十三章 稳 态 导 热 二、等温面和等温线为了直观地描绘出物体内部的温度分布情况,常用等温面或等温线来描述导热体内的温度分布规律。在温度场中,将同一时刻温度相等的各点连接起来构成的面,称为等温面。它可能是平面,也可能是曲面。等温面与任一个平面(非等温面)的交线称为等温线。图13?1a表示某一瞬时内燃机活塞头内部的温度分布。按照等温面和等温线的定义可知它们具有以下性质。 第十三章 稳 态 导 热 图13-1 温度场、等温线和温度梯度示意图 1)因为物体内的任一点不可能同时具有两个不同的温度, 第十三章 稳 态 导 热 所以不同温度的等温面或等温线不会彼此相交。2)等温线或等温面上温度差为零,没有热量的传递。3)在物体内部,等温面或等温线可以是完全封闭的曲面或曲线,或者终止于物体的边缘,但不可以在物体内部中断。三、温度梯度在等温面或等温线的法线方向上单位长度的温度变化率,或者说沿等温面法线方向上的温度增量与法向距离比值的极限,称为温度梯度。温度梯度反映了温度场在空间变化的剧烈程度。 第二节 导热的基本定律一、傅里叶定律 第十三章 稳 态 导 热 第十三章 稳 态 导 热 二、导热系数及其影响因素 1)对于同一物质来说,固体的导热系数最大,气体的导热系数最小。2)一般金属的导热系数大于非金属的导热系数。3)纯金属的导热系数大于它的合金。4)导电性能好的金属,其导热性能也好。 第十三章 稳 态 导 热 5)对于同一种物质而言,晶体的导热系数要大于非晶体的导热系数。6)对于各向异性物体,导热系数的数值与方向有关。 表13-1 几种典型材料在常温下的λ值 第十三章 稳 态 导 热 表13-1 几种典型材料在常温下的λ值 第三节 平壁和圆筒壁的稳态导热一、平壁的稳态导热 第十三章 稳 态 导 热 所谓平壁,是指长度和宽度的尺寸远大于其厚度(10倍以上)的物体,例如房间的墙壁、锅炉炉墙、冷库的外壁等。由于房间内的温度基本一致,室外的环境温度也是一定的,所以墙壁两侧在高度和宽度两个方向的温度变化就会很小,导热在室内、外温差作用下仅沿墙壁厚度方向进行,可近似地作为一维稳态导热处理。1.单层平壁 图13-2 单层平壁的稳态导热 第十三章 稳 态 导 热 第十三章 稳 态 导 热 第十三章 稳 态 导 热 第十三章 稳 态 导 热 第十三章 稳 态 导 热 第十三章 稳 态 导 热 表13-2 导热与导电过程的类比 2.多层平壁 第
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