2-1传热学-绪论要点.ppt

传热学 绪论 (Introduction) 导热 （Heat Conduction） 对流传热（Convection heat transfer） 热辐射（Thermal radiation） 综合传热 非稳态导热（Transient Conduction） 导热问题数值解法（Numerical simulation method) 传热学 2-1-1 传热学概述 2-2-2 热量传递的基本方式 2-2-3 传热过程与热阻 一、什么是传热学 研究热量传递规律的科学。 热量传递的机理、规律、计算和测试方法 热量传递过程的推动力：温差 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源。有温差就会有传热 （The Second Law of Thermodynamics） 一、热传导（导热）heat conduction 定义：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。 物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生 2.等温面：温度场中温度相同点的集合称为等温面。其疏密程度可反映温度场在空间中的变化情况。 3.温度梯度（Temperature gradient） 系统中某一点所在的等温面与相邻等温面之间的温差与其法线间的距离之比的极限为该点的温度梯度，记为gradt。 或：温度沿温度变化方向上，温度的变化率——温度梯度 4.热流密度矢量（Heat flux） 温度梯度和热流密度的方向都是在等温面的法线方向。由于热流是从高温处流向低温处，因而温度梯度和热流密度的方向正好相反。 1. 傅里叶公式 2. 傅里叶定律的严格表述 二、导热过程的单值性条件 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 1、导入与导出微元体的净热量 d? 时间内、沿 x 轴方向、经 x 表面导入的热量： d? 时间内、沿 x 轴方向、经 x+dx 表面导出的热量： 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） d? 时间内、沿 x 轴方向导入与导出微元体净热量 d? 时间内、沿 y 轴方向导入与导出微元体净热量 d? 时间内、沿 z 轴方向导入与导出微元体净热量 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） [导入与导出净热量]: 傅里叶定律： 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 2、 d?时间微元体内热源的发热量 3、微元体在d?时间内焓的增加量 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 若物性参数 ?、c 和 ? 均为常数： 上式亦可写为： ?2为拉普拉斯算子 热扩散系数（导温系数），单位为 （Thermal diffusivity） 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 热扩散率 a 反映了导热过程中材料的导热能力（ ? ）与沿途物质储热能力（ ? c ）之间的关系. a值大，即 ? 值大或 ? c 值小，说明物体的某一部分一旦获得热量，该热量能在整个物体中很快扩散 热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向于均匀一致的能力，所以a反应导热过程动态特性，研究不稳态导热重要物理量 a是材料传播温度变化能力大小的指标，因此又称导温系数。 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 对于稳态温度场 ： 此式常称为泊桑方程 。 如果无内热源存在 : 此式则称为拉普拉斯方程 . 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 导热微分方程式的理论基础：傅里叶定律+能量守恒。它描写物体的温度随时间和空间变化的关系；没有涉及具体、特定的导热过程。通用表达式。 单值性条件：确定唯一解的附加补充说明条件，包括四项：几何、物理、初始、边界 完整数学描述：导热微分方程 + 单值性条件 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） 1、几何条件：说明导热体的几何形状和大小，如：平壁或圆筒壁；厚度、直径等 2、物理条件：说明导热体的物理特征如：物性参数 ?、c 和 ? 的数值，是否随温度变化；有无内热源、大小和分布； 3、初始条件：又称时间条件，反映导热系统的初始状态 ４、边界条件:反映导热系统在界面上的特征，也可理解为系统与外界环境之间的关系。 传热学 2-2-4 导热微分方程（Heat Diffusion Equation） （Boundary conditions）边