第二章-导热理论基础-3.ppt

由传热过程计算式 ;工程上经常采用肋片（或翅片）来强化换热。 肋片：依附于基础表面上的扩展表面。;①肋片导热的特点： 在肋片伸展的方向上有表面的对流换热及辐射换热，因而热流量沿传递方向不断变化。 肋片表面的所传递的热量都来自（或进入）肋片根部，即肋片与基础表面的相交面。 分析目的：得出温度场、热流量。;直肋;假定： 宽度 l ? 且沿肋片长度方向温度均匀 ? 大、? H，认为温度沿厚度方向均匀。;由能量守恒：;这里一个二阶线性齐次常微分方程，通解为;应用边界条件可得：;当 x=H 时：;对于等截面直肋，其肋效率为： ;记 AL=?H 为肋片纵剖面积。;影响肋片效率的因素：肋片材料的热导率 ? 、肋片表面与周围介质之间的表面传热系数 h、肋片的几何形状和尺寸（P、A、H） 热导率愈大，肋片效率愈高； 肋片愈高，肋片效率愈低，肋片不宜太高； 肋片愈厚，肋片效率愈高； h愈大，即对流换热愈强，肋片效率愈低。一般总是在表面传热系数较低的一侧加装肋片。;几点说明： 上述推导中忽略了肋端的散热（认为肋端绝热）。对于一般工程计算，尤其高而薄的肋片，足够精确。若必须考虑肋端散热，取：Hc=H + ? /2 (2)上述分析近似认为肋片温度场为一维。当Bi=h?/? ? 0.05 时，误差小于1%。对于短而厚的肋片，二维温度场，上述算式不适用；实际上，肋片表面上表面传热系数h不是均匀一致的 ——数值计算;2-4-2 通过环肋及三角形截面直肋的导热 为了减轻肋片重量、节省材料，并保持散热量基本不变，需要采用变截面肋片，环肋及三角形截面直肋是其中的两种。 ;对于三角形和抛物线形肋;对于变截面肋片来讲，由于从导热微分方程求得的肋片散热量计算公式相当复杂，也可以利用肋片效率曲线来计算。;肋片效率是衡量肋片散热有效程度的指标，但衡量肋片使用是否合理则一般用另一个参数 来反映。 —肋片有效度，其意义是肋片的传热速率与没有肋片时具有的传热速率的比值：;解题思路： 1、假设： （1）略去上、下底面的散热量； （2）一维稳态导热，肋片按等截面直肋看待，肋片顶端按绝热考虑，采用增加半个肋片厚度的方法来计算导热量； （3）不计辐射换热。 2、计算未加肋片的导热量Φ1 ：根据已知条件利用通过圆筒壁的导热公式，参见教材P53，式（2-30）； 3、计算加肋片的导热量Φ2 ：一维稳态导热，肋片按等截面直肋看待，肋片顶端按绝热考虑，采用增加半个肋片厚度的方法来计算导热量，公式参见教材P60，式（2-41）； 4、比较Φ1、 Φ2 的大小。;2-5 二维稳态导热问题;温度增量数；;常用几何条件下的形状因子 (参见教材P78-P79，表2-2) ;计算：采用形状因子法来计算，所研究的对象如表2-2中第6栏所示。根已知条件，有：;作业： 2-45；2-47；2-53；2-60； 2-63； 2-65