《传热学》第3章非稳态热传导.pptx

第三章非稳态热传导

(TransientConduction);本章主要内容;§3-1非稳态导热的基本概念;一平壁初始温度为t0，令其左侧表面的温度突然升高到t1，右侧与温度为t0的空气接触。首先，物体紧挨高温表面的部分温度上升很快，经过一定时间后内部区域温度依次变化，最终整体温度分布保持恒定，当为常数时，最终温度分布为直线。;非正规状况阶段（初始状况阶段）：在时刻之前的阶段，物体内的温度分布主要受初始温度分布的控制。必须用无穷级数描述。;与稳态导热的另一区别：由于有温度变化要积聚或消耗热量同一时刻流过不同界面的热流量是不同的。通过截面A的热流量是从最高值不断减少，在其他各截面的温度开始升高之前通过此截面的热流量是零，温度开始升高之后，热流量才开始增加。;Φ1－－板左侧导入的热流量

Φ2－－板右侧导出的热流量

阴影部分代表平壁升温过程积聚的能量。;四、第三类边界条件下的非稳态导热;由于表面流换热热阻1/h远小于平板内的导热热阻d/l,几乎可以忽略，因而过程一开始，平板的表面温度就被冷却到t∞。;平板内的导热热阻d/l可以忽略，因而任意时刻，平板内各点的温度接近均匀。;1/h与dh/l的数值接近;导热热阻与换热热阻相比可得到一个无因次的数，称为毕渥数，即 。毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了给定导热系统内的导热热阻与环境之间的换热热阻的对比关系。那么，上述三种情况则对应着Bi1、Bi1和Bi?1。;§3-2零维问题的分析法—集中参数法;当物体被冷却时（tt?）,由能量守恒可知;其中的指数：;傅立叶数;当时，则;应用集总参数法时，物体过余温度的变化曲线;如果导热体的热容量（?Vc）小、换热条件好（h大），那么单位时间所传递的热量大、导热体的温度变化快，时间常数(?Vc/hA)小。;瞬态热流量的计算;集总参数法的应用条件;;;厚度2?的无限大平壁，?、a为已知常数；?=0时温度为t0;突然把两侧介质温度降低为t?并保持不变；壁表面与介质之间的表面传热系数为h。两侧冷却情况相同、温度分布对称。中心为原点。;导热微分方程：;所??上式左边和右边只能为常数，设为D,则：;令;由边界条件（2）得B=0;显然，b是曲线交点上的值。;至此，我们获得了无穷个特解：;利用初始条件求An;—无量纲距离;对于Fo?0.2时无限大平壁的非稳态导热过程：温度场可按上式计算；也可用计算线图（诺谟图）工程计算方法之一;为平板中心的过余温度;（P129图3-7）;（P130图3-8）;0??时间段内传导的热量计算;;Fo准则对温度分布的影响;二、无限长圆柱体和球体的瞬态导热;经过?秒钟、每平方米平壁放出或吸收的热量：;无限大平壁、无限长圆柱体和球体的加热和冷却问题都是一维瞬态导热。;有限长圆柱体中的瞬态导热;六面体中的瞬态导热;§3-4半无限大物体的瞬态导热;;1）问题分析

从x=0的界面向x方向及其他两个坐标（y，z）方向无限延伸的物体；

初始温度为to；

常物性；

在?=0时刻，x=0的一侧表面温度突然升高到tw并保持不变后物体内部的温度变化规律t（x，?）。;2)数学模型;问题的解为;误差函数：;(1)?无量纲温度仅与无量纲坐标???有关。;;令:;

若x处温度仍未变化

对一原为2δ的平板，若即可作为半无限大物体来处理。;本章小结;作业：

P1533-13,3-15（）

P1543-26，3-27