《傳熱學(xué)》第二講20130314

2.對流換熱：復(fù)習(xí)或3.黑體四次方定律：1.一維穩(wěn)態(tài)無限大平板（平壁）：或qtw1

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2/3/202314.傳熱方程：5.注意問題：※熱物性參數(shù)：物體的導(dǎo)熱系數(shù)λ及表面發(fā)射率ε?！菬嵛镄詤?shù)：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及傳熱系數(shù)K。※熱量傳遞的三種方式為：導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）、對流（熱對流）和熱輻射。而對流傳熱與輻射傳熱不是三種方式之一。※熱阻分析法只適用于穩(wěn)態(tài)分析，對于非穩(wěn)態(tài)及有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱問題分析，由于溫度在不停變化，不能用熱阻分析法。2/3/20232例1-4對一臺氟利昂冷凝器的傳熱過程作初步測算得到：管內(nèi)水的對流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=8700W/（m2*K），管外氟利昂蒸氣凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=1800W/(m2*K),換熱管子壁厚δ=1.5mm.管子銅的導(dǎo)熱系數(shù)λ=383W/(m*K)。試計算三個環(huán)節(jié)的熱阻及冷凝器的總傳熱系數(shù)。欲增強傳熱應(yīng)從哪個環(huán)節(jié)入手？2/3/20233ld,水氟利昂ld,解：穩(wěn)態(tài)過程，延壁厚方向簡化處理。三個環(huán)節(jié)單位面積熱阻分別為：水側(cè)換熱面積熱阻：管壁導(dǎo)熱面積熱阻：氟利昂凝結(jié)面積熱阻：總傳熱系數(shù)：氟利昂側(cè)熱阻占82.4%，應(yīng)從熱阻最大的一側(cè)來強化傳熱。而削弱傳熱則要從熱阻最小的一側(cè)來入手。2/3/20234第二章導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱§1導(dǎo)熱基本定律一、溫度場某時刻物體中各點溫度分布的總稱。1.定義：2.等溫面和等溫線：等溫面：同一時刻溫度場中所有溫度相同的點連接起來所構(gòu)成的面。等溫線：在任何一個二維截面上等溫面表現(xiàn)為等溫線。2/3/20235(1)溫度不同的等溫面或等溫線彼此不能相交。等溫面與等溫線的特點：(2)在連續(xù)的溫度場中，等溫面或等溫線不會中斷，它們或者是物體中完全封閉的曲面（曲線），或者就終止于物體的邊界上。（3）等溫面上沒有溫差，不會有熱量傳遞。（4）不同的等溫面之間，有溫差，有熱量傳遞。2/3/202363.溫度梯度：沿等溫面法線方向上的溫度增量與法向距離比值的極限.二、導(dǎo)熱基本定律（傅利葉定律）單位時間內(nèi)通過單位面積所傳導(dǎo)的熱量，正比于當(dāng)?shù)卮怪庇诮孛娣较蛏系臏囟茸兓省Ｖ苯亲鴺?biāo)系下注：溫度梯度是向量；正向朝著溫度增加的方向2/3/20237三、導(dǎo)熱系數(shù)定義式工程測量※各向異性材料:※實驗測定查表其導(dǎo)熱系數(shù)隨方向而變化※影響熱導(dǎo)率的因素：不同物質(zhì)熱導(dǎo)率的差異：構(gòu)造差別、導(dǎo)熱機(jī)理不同。物質(zhì)的種類、材料成分、溫度、濕度、壓力、密度等?！夭牧希簢覙?biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溫度低于350℃時熱導(dǎo)率小于

0.12W/(mK)的材料（絕熱材料）。2/3/20238§2導(dǎo)熱微分方程導(dǎo)入微元體的總熱流量+微元體內(nèi)熱源的生成熱=導(dǎo)出微元體的總熱流量+微元體熱力學(xué)能（即內(nèi)能）的增量1.導(dǎo)入微元體的總熱流量一、直角坐標(biāo)系導(dǎo)熱微分方程的形式2/3/202392.導(dǎo)出微元體的總熱流量2/3/2023103.微元體內(nèi)熱源生成熱為單位時間內(nèi)單位體積中內(nèi)熱源的生成熱。

4.微元體熱力學(xué)能的增量、

及c各為微元體的密度、時間及比熱容三維直角坐標(biāo)系非穩(wěn)態(tài)有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱微分方程2/3/202311※為常數(shù)時※為常數(shù)且無內(nèi)熱源時※為常數(shù)、無內(nèi)熱源、穩(wěn)態(tài)時熱擴(kuò)散率（導(dǎo)溫系數(shù)），熱擴(kuò)散率表征物體被加熱或冷卻時，物體內(nèi)各部分溫度趨向于均勻一致的能力2/3/202312二、圓柱坐標(biāo)系導(dǎo)熱微分方程的形式圓柱坐標(biāo)系（r,,z）2/3/202313三、球坐標(biāo)系導(dǎo)熱微分方程的形式球坐標(biāo)系（r,，）2/3/202314四、定解條件1.初始條件2.邊界條件第一類邊界條件：給定壁面溫度第二類邊界條件：給定壁面熱流密度第三類邊界條件：對流換熱條件輻射邊界條件：其它邊界界面連續(xù)條件：2/3/202315五、求解步驟1.建模2.導(dǎo)熱微分方程的簡化4.設(shè)定定解條件5.求解溫度分布公式（特解）6.代入導(dǎo)熱基本定律中求解熱流量或熱流密度3.求解微分方程，得出溫度分布的通解2/3/202316※反映了導(dǎo)熱過程中材料的導(dǎo)熱能力（）與沿途物質(zhì)儲熱能力（

c）之間的關(guān)系?！碚魑矬w被加熱或冷卻時，物體內(nèi)各部分溫度趨向于均勻一致的能力。