传热学02章.ppt

Chapter 2 稳态导热 2）导热系数大的在外面： 两种情况散热量之比为： 结论： 导热系数大的材料在外面，导热系数小的材料放在里层对保温更有利。 例5 在如图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度δ远小于直径d。由于安装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为Δ=0.1mm的空气隙。设热表面温度t1=180℃，冷表面温度t2=30℃，空气隙的导热系数可分别按t1、t2查取 。试计算空气隙的存在给导热系数的 测定带来的误差。通过空气隙的辐射 换热可以忽略不计。 (Q=58.2W ，d=120mm) t1 t2 δ t1 t2 δ 解： 不考虑空气隙时侧得的导热系数记 为λ0，则 已知空气隙的平均厚度Δ1、Δ2均为 0.1mm，并设导热系数分别为λ1、 λ2，则试件实际的导热系数应满足： 例6 如图所示的双层平壁中，导热系数?1、 ?2为定值，假定过程为稳态，试分析图中三条温度分布曲线所对应的?1和?2的相对大小。 解： 由于过程是稳态的。因此在三种情况下，热流量Q分别为常数， 对情形1： ① ② ③ 对情形2： 对情形3： 例7 厚度为的单层平壁，两侧温度分别维持在t1及t2，平板材料导热系数呈直线变化，即? =a+bt（其中a，b为常数），试就b0，b=0，b0画出平板中的温度分布曲线，并写出平板某处当地热流的表达式。假定为内热源。 解： 由题意，沿平板厚度方向（x方向），热流密度为常数，即 由于A不变，故 设t1t2，当b0时，有?（t1) ?（t2) 所以 例8 在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？ 答： 在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数约为0.5W/(m●K)(35℃)，而多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯导热（即忽略自然对流）时，其导热系数很低，是很好的绝缘材料。因而用空心砖好。 保温层在任何情况下 2.3.3 临界热绝缘直径 减少热损失 ？ 临界热绝缘直径 dc: 2.3.3 临界热绝缘直径 结论: 只有当管道外径d2＞dc时，覆盖保温层才肯定有效地起到减少热损失的作用。 * * 平板（或平壁） 平壁的长度和宽度都远大于其厚度(10倍以上），因而平板两侧保持均匀边界条件的稳态导热就可以归纳为一维稳态导热问题。从平板的结构可分为单层壁，多层壁和复合壁等类型。 稳态导热： 稳态导热的微分方程： 一、第一类边界条件 1、无内热源、导热系数为常数： 温度分布: 热流密度： t x 0 tw1 tw2 q §2.1 通过平壁的导热 一、第一类边界条件 1、无内热源、导热系数为常数： t x 0 tw1 tw2 q §2.1 通过平壁的导热 结论: 1) 温度随x线性变化 2) 热流密度与温差成正比，与壁厚成反比 线性分布 3) 热流密度不是x的函数 一、第一类边界条件 2、无内热源 , 变导热系数 §2.1 通过平壁的导热 λ0、b为常数 二次曲线 t x 0 tw2 3 tw1 2 1 λm--- 平壁两表面温度下的导热系数值的算术平均值，亦为平壁两表面温度算术平均值下的导 热系数值。 无内热源、常物性: 3. 热阻 导热热阻: 单位面积导热热阻 总热阻 一、第一类边界条件 t x 0 tw1 tw4 4. 多层平壁 q tw1 tw2 tw2 tw3 tw3 tw4 一、第一类边界条件 1、无内热源、常导热系数、单层平壁 二、第三类边界条件 分析: 1) 边界条件 2) 总热阻: 3) 主导热阻：三个热阻中对传热起主导作用的（最大的）一个热阻。 二、第三类边界条件 2、无内热源、常导热系数、多层平壁 例1 由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。第二层为硅藻土绝热层，第三层为红砖，各层的厚度及导热系数分别为?1＝240mm ，?1=1.04W/(m?℃)，?2＝50mm, ?2=0.15W/(m?℃)，?3＝115mm, ?3=0.63W/(m?℃)。炉墙内侧耐火砖的表面温度为1000℃。炉墙外侧红砖的表面温度为60℃。试计算硅藻土层的平均温度及通过炉墙的导热热流密度。 解： 已知 ?1＝0.24m, ?1=1.04W/(m?℃) ?2＝0.05m, ?2=0.15W/(m?℃) ?3＝0.115m, ?3=0.63W/(m?℃) tw1=1000℃ tw4=60℃ 硅藻土层的平均温度为 §2.2 通过复合平壁的导热 由多种材料按一定规律排列而成的复杂结构的平壁。 假设: 当组成复合平壁的各种材料的导热系数相差不是很大时，近似当作一维导热问题处理。 A、B、C各部分 导热系数相差不大 §2.2 通过复合平壁的导热