《传热学》第二章课件_chapter2.ppt

传热学 Heat Transfer 肋片效率：肋片的实际散热量 ? 与假定整个肋片表面都处在肋基温度t0时的理想散热量 ?0 的比值。 四、肋片效率 H t0 t∞ x 0 对于等截面直肋片其肋效率可表示为： 传热学 Heat Transfer 肋片散热量的工程计算方法： （2）计算出理想情况下的散热量 ?0=hA(t0- t?) （1）由图线或计算公式得到 ?f （3）由式? = ?f ?0 计算出实际散热量? 传热学 Heat Transfer 例题2-6 传热学 Heat Transfer 五、肋片的优化 1、最优的肋片型式 t H t0 t∞ x 0 假定表面传热系数h保持常数，对流散热的热流密度q将沿肋高逐步下降，因此，肋基处材料的利用率明显高于靠近肋端的部分，最佳的肋片型式就是希望单位重量的肋片材料发挥相同的作用，或者说在给定的散热量下，使肋的材料消耗量最小。 传热学 Heat Transfer 理论研究表明肋片的外形是圆弧的时候最佳。但实际上，由于制造工艺的原因，工程上常用简单的三角形截面直肋代替理论分析得出的最优肋型—凹抛物线型直肋。 2. 最小重量的矩形肋（尺寸的优化） 同样是矩形肋片，在总重一定的情况下，可以制作成细长的，也可以是短厚的形状，其换热量也不一样。 传热学 Heat Transfer 对于矩形肋片，其单位长度的重量与肋片的截面面积 成正比。 δ H 矩形肋片总散热量的计算公式为： 当 可得肋片的最佳厚度和高度，此时肋端的过余温度为 传热学 Heat Transfer 六、接触热阻 实际固体表面不是理想平整的，所以两固体表面直接接触的界面容易出现点接触，或者只是部分的而不是完全的和平整的面接触 — 给导热带来额外的热阻。 在实验研究与工程应用中，消除接触热阻很重要。 填充导热系数大的材料，如铜、银、导热姆（导热油、硅油）等。 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 2-5 多维稳态导热问题 对于多维的导热问题，从理论上，同样可以采用数学分析的解法，但由于数学上的困难，分析解法只能限于几何形状和边界条件简单的情况。更多的多维导热问题需采用数值解法（在第4章介绍）。对于某些问题，仅计算两个等温面之间的导热量，此时还可采用形状因子法。 一、分析解法 略 传热学 Heat Transfer S取决于物体的几何形状及尺寸大小，称为形状因子，单位是m，具体可查表2-1 几种几何条件下的形状因子。 对于一个任意形状的物体，其材料导热系数为常数，无内热源，具有温度均匀、恒定的等温表面，温度分别为t1、t2，若其它表面绝热。其导热量的计算公式都可以表示成下面形式： 二、形状因子法 传热学 Heat Transfer 本章作业 2-3、2-16、2-18、2-46、2-50（四版） * * 传热学 Heat Transfer 4.有均匀内热源，λ为常数，两侧均为第一类边界 0 δ x t2 t1 数学描述: 对微分方程直接积分两次，得微分方程的通解 传热学 Heat Transfer 0 δ x t2 t1 利用两个边界条件 将两个积分常数代入原通解，可得平壁内的温度分布如下 传热学 Heat Transfer 多层平壁：由几层导热系数不同材料组成的复合平壁。 5.通过多层平壁的导热，两侧均为第一类边界 对于类似这样的问题，可采用热阻的概念进行分析。在稳态、无内热源的情况下，通过各层的热流量相等。热流量也等于总温差比上总热阻。 0 x t δ1 δ2 l1 l2 t3 t1 t2 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 传热学 Heat Transfer 二、通过圆筒壁的导热 圆筒壁就是圆管的壁面。当管子的壁面相对于管长而言非常小，且管子的内外壁面又保持均匀的温度时，通过管壁的导热就是圆柱坐标系上的一维导热问题。 r r2 r1 r1