传热学第二章课件..ppt

工程应用的两个基本目的：;本章内容简介;一、温度分布的描述和表示;2、温度分布的图示法;2、温度分布的图示法;二、导热基本定律(傅立叶定律); 在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比于垂直于该截面方向上的温度梯度和截面面积，方向与温度梯度相反。;3、意义;三、导热系数;2、导热系数的相对大小和典型数据;3、保温材料;聚氨酯泡沫;2-2 导热问题的数学描写;一、导热微分方程的推导;3.建立坐标系，取分析对象（微元体）; 由于是非稳态导热，微元体的温度随时间变化，因此存在内能的变化；从各个界面上有导入和导出微元体的热量；内热源产生的热量。;（2）导入与导出微元体的热量;沿x 轴方向导入与导出微元体净热量;导入与导出净热量:;1.若导热系数也为常数;4. 若物性参数为常数、无内热源稳态导热;1. 圆柱坐标系（r, ?, z）; 2. 球坐标系（r, ?，?）;四、导热过程的定解条件;常见的边界条件有三类： ;3.第三类边界条件:给定边界面与流体间的换热系数和流体的温度，也称为对流换热边界。 ;课上作业：列出下列问题的的数学描述：;4. 已知一单层圆筒壁的内、外半径分别为 r1、r2，导热系数?为常量，无内热源，内、外壁面维持均匀恒定的温度tw1，tw2 。 ;2-3 典型一维稳态导热的分析解;一、通过平壁的导热 ;1.无内热源，λ为常数，两侧均为第一类边界;利用两个边界条件;利用傅立叶导热定律可得通过平壁的热流量;t2;λ0、b为常数;则导热微分方程变为; 其抛物线的凹向取决于系数b 的正负。当b0，λ=λ0(1+bt)，随着t增大，λ增大，即高温区的导热系数大于低温区。所以高温区的温度梯度dt/dx 较小，而形成上凸的温度分布。当b0，情况相反。 ;热流密度计算式为:;4.有均匀内热源，λ为常数，两侧均为第一类边界;0;多层平壁：由几层导热系数不同材料组成的复合平壁。;二、通过圆筒壁的导热 ;1、通过单层圆筒壁的导热(无内热源，λ为常数，两侧均为第一类边界);利用两个边界条件;通过圆筒壁的热流量;2.通过含内热源实心圆柱体的导热 ;由傅里叶定律可得出壁面处的热流量：;3.通过多层圆筒壁的导热 ;三、通过球壳的导热 ;温度分布:;四、其它变截面的导热;各截面平均温度变化的定性分析：;2-4 通过肋片的导热;2-4 通过肋片的导热; Heat Transfer;一、肋片的分类;二、主要问题;三、通过等截面直肋导热的分析和计算; 若肋片长度方向的温度不均可以忽略的话，肋片中的温度分布应是二维的。但是，如果肋片的很薄，导热系数很大，肋片厚度方向的温差近似可以忽略，则，肋片中的温度常仅是高度x的函数。;H;为了数学求解的方便，令 ;第一个边界条件是 ;采用第二种情况，顶端绝热; 由肋片散失的全部热流量都必须通过肋的根部，在此处应用傅立叶定律，可得;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。;肋片散热量的工程计算方法：;例题2-6;五、肋片的优化; 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。;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。;六、接触热阻;2-5 多维稳态导热问题;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。