第二章 热量传输11.ppt

* * * 第十一讲: 一、本课的基本要求： 1. 正确理解不稳定导热的过程、特点，研究目的。 2. 掌握不稳定导热中的主要相似准数、区别薄材与厚材的标志、理解有限厚及无限厚的物理意义。 第二章 热 量 传 输 不稳定导热 二、 本课的重点、难点： 1. 本课的重点是学会正确查各种形状的金属材料的加热时间、加热温度的线图。 第二章 热 量 传 输 §2.5 不稳定导热 不稳定导热可以分成周期性及非周期性两大类。 周期性不稳定导热的特点：是物体中各点 温度随时间期性变化。 非周期性不稳定导热的特点：物体的温度随时间不断增加或减少，越来越接近四周介质的温度。 第二章 热 量 传 输 2.5.1 不稳定导热中的基本概念 1. 不稳定导热过程 物体在加热或冷却的整个过程可以分为三个阶段： 不规则过程：温度变化逐渐由表面向中心扩展，受开始条件影响很大，没有固定的规律。 正常过程：温度分布不规则规律开始消失，此时物体内部所有各点温度随时间的变化规律均相等，并且受该物体的物理性质及加热的外部条件的影响。 稳定状态：经过相当长时间，物体达到稳定状态，此时物体内各点温度不再随时间变化。 第二章 热 量 传 输 2. 研究不稳定导热的目的 找出物体在加热（冷却）过程中任意部位的温度；（计算加热温度）所传输的热量随时间而改变的规律。 （计算加热时间） 3. 不稳定导热的解法 导热微分方程与单值条件联立求解——分析法 ——数值解法：有限差分法 第二章 热 量 传 输 4. 不稳定导热中的主要相似准数 傅立叶准数 毕欧准数：Bi=?l/? 注意： 毕欧准数与努赛尔准数Nu有相似的表达式。但它们的物理意义不同：Nu是指流体的对流换热与流体本身传导传热之间的关系，式中的?是流体的导热系数；Bi是指物体表面与介质之间的换热与物体内部导热之间的关系，式中的?是物体本身的导热系数。两者的定性尺寸也不一样。 第二章 热 量 传 输 5. 不稳定导热中的“薄材”与“厚材” “薄材”与“厚材”的标志是断面温度差：温差较小者称为“薄材”；反之叫“厚材”。 以Bi数的大小来区分“薄材”与“厚材”： Bi0.5：“厚材” 0.25Bi0.5：“薄材” 第二章 热 量 传 输 6. 不稳定导热中的“有限厚”与“无限厚” 物体的温度取值两面均有界为“有限厚”。 物体的温度取值一面有界，一面无界或两面均无界为“无限厚” 有限厚的物理意义：物体在不稳定导热过程中，其内部各点温度均随时间变化，即透热深度超过物体的实际厚度时，即为有限厚的温度场。反之为无限厚温度场。 第二章 热 量 传 输 2.5.2 第三类边界条件下的薄材加热 第三类边界条件下最简单的情况是介质温度tf为常数；薄材是指Bi数很小的情况，以致可认为加热过程中断面没有温度差。 开始条件 ??? 时，t=t0 边界条件 x=0时，?? tf ?t??x=0=??dt/dx?x=0 tf =C 第二章 热 量 传 输 求解方法：热平衡法 平板、圆柱、球体薄材在恒温介质中的加热可借助书上188页图2-5-5进行计算。 第二章 热 量 传 输 * *