第二章 导热基本定律及稳态导热..ppt

第二章 导热基本定律及稳态导热;第一节 导热的基本概念和定律; 温度场中某一瞬间同温度各点连成的面（线）称等温面。 ; 等温面的法线方向温度的增量与法向距离比值的极限。;热流线：表示热流方向的线。热流线与等温面处处正交。;四、导热的基本定律—傅里叶定律;2. 适用于固体、液体及气体。;五、导热系数及导热机理;2、导热机理;气体的温度升高时：气体分子运动速度和定容比热随T 升高而增大。气体的导热系数随温度升高而增大;2、液体的导热系数;大多数液体（分子量M不变）：;3、固体的导热系数;合金：金属中掺入任何杂质将破坏晶格的完整性，干扰自由电子的运动;(2) 非金属的导热系数：;第二节 导热微分方程;一、直角坐标系中的导热微分方程;根据能量守恒有： （流入控制体能量－流出控制体能量）＋内热源放热 第 1项 第2项 ＝控制体内内能的变化 第 3项;第一项 求沿x、y、z三个方向流入和流出的热量;把1、2、3项代入能量方程式整理后可得到以下的公式;导温系数的物理意义：;二、圆柱体坐标中的导热微分方程;三、单值性条件;;c 壁面与流体相接触;思考题： 1、三种边界条件可以有多少不同的组合。 2、哪一种组合是不存在的。;一、平壁的一维稳态导热;方法一：利用导热微分方程式;方法二：直接利用傅里叶定律;(2)导热系数不为定值，但接近线性变化;;法二：定性分析 设b0 txtx+dx λxλx+dx qx=qx+dx（稳态导热） (dt/dx)x(dt/dx)x+dx 即：x增加，斜率（dt/dx)增加，曲线向下凹。;2.多层平壁;;导热微分方程式为;求Φ;设有两层圆筒壁组成。与多层平壁相似有 ;三、通过球壳的导热; 例题3：一块无限大平壁，厚为δ，左侧绝热，右侧与某种流体进行对流换热，换热系数为h，流体温度为tf。平壁本身具有均匀的内热源 ，求平壁中的温度分布、t1及t2（传热是稳定的）;§2-4 通过肋片的导热;2 ）特点：在肋片伸展的方向上有表面的对流换热及辐射散热， 肋片中沿导热热流传递的方向上热流量是不断变化的。即： Φ≠const 。 4 、分析肋片导热解决的问题 ????一是：确定???片的温度沿导热热流传递的方向是如何变化的？ ????二是：确定通过肋片的散热热流量有多少？ ;1 通过等截面直肋的导热;分析： 假设 1 ）肋片在垂直于纸面方向 ( 即深度方向 ) 很长，不考虑温度沿该方向的变化，因此取单位长度分析； ?????????2 ）材料导热系数 λ 及表面传热系数 h 均为常数，沿肋高方向肋片横截面积 Ac 不变； ?????????3 ）表面上的换热热阻 1/h ，远大于肋片的导热热阻 δ/λ ，即肋片上任意截面上的温度均匀不变； ?????????4 ）肋片顶端视为绝热，即 dt/dx=0 ； ;??? ? 在上述假设条件下，把复杂的肋片导热问题转化为一维稳态导热如图（b）所示并将沿程散热量Φs视为负的内热源，则导热微分方程式简化为;导热微分方程：;混合边界条件：;最后可得等截面内的温度分布：; 稳态条件下肋片表面的散热量 = 通过肋基导入肋片的热量;2 肋片效率 为了从散热的角度评价加装肋片后换热效果，引进肋片效率;?;可见， ηf 与参量 有关，其关系曲线如图所示。这样，矩形直肋的散热量可以不用公式计算，而直接用图查出 ，散热量