热工与流体力学基础 教学课件 作者 魏龙 主编 隋继学 主审 12 第十二章 稳态导热.pptVIP

尚辅网 尚辅网 靠温度差推动的能量传递过程称为热传递。为自然界和生产领域中一种普遍现象。 传热学就是研究热量传递规律的科学。 第一节 导热的基本定律 导电体的导热主要靠自由电子的运动来完成； 二、导热基本定律 三、热导率 第二节 平壁的稳态导热 第三节 圆筒壁的稳态导热 尚辅网 例12-3　某钢管内、外径分别为20mm和30mm，热导率λ?55W/（m?K ) ，管壁内表面温度tw1?600℃，外表面温度为tw2?450℃，试计算通过圆筒壁的单位管长热流量qL。 尚辅网 多层圆筒壁由几种不同材料组合而成。 各层管壁的内外半径分别为r1、r2、r3、r4 （直径分别为d1、d2、d3、d4）， 各层材料的热导率分别为?1、?2、?3， 各层两侧温度恒定，两层间分界面处于同温。圆筒壁内外表面温度分别为tw1和tw4，tw1＞tw4，各层间接触面的温度分别为tw2和tw3。 每一层管壁的单位管长热流量qL都相等。 以三层圆筒壁为例, 从内到外 二、多层圆筒壁的稳态导热 如包有保温材料的热管道 尚辅网 通过三层圆筒壁单位管长的热流量为 单位管长的总导热热阻等于三层管壁单位管长的导热热阻之和，即 多层圆筒壁的稳态导热 与多层平壁类似 * 尚辅网 新课 第三篇 传 热 学 尚辅网 尚辅网 热量传递过程可分为: ——物体中各点温度不随时间变化的传热。 非稳态传热 稳态传热 如各种热力设备在持续不变的工况下运行时的传热 如各种热力设备在起动、停机和变工况时的传热 热量传递有三种基本方式：导热、对流和热辐射。 工程中往往是三种基本方式的综合 热力设备运行的两种类型: 增强传热 削弱传热 本篇只研究稳态传热 尚辅网 第十二章 稳 态 导 热 尚辅网 学习导引 稳态导热是指温度场不随时间变化的导热过程，热力设备在正常工作运行时发生的导热多数可简化为一维稳态导热。本章主要介绍工程上常见的一维稳态导热问题的计算。首先引入有关导热的基本概念，而后阐述了反映导热基本规律的傅里叶定律，并对其公式中的热导率进行了分析，最后讨论了一维稳态导热中傅里叶定律的具体应用，即平壁和圆筒壁的一维稳态导热计算。 尚辅网 学习要求 本章的重点是掌握平壁、圆筒壁的一维稳态导热计算，通过学习应达到以下要求： 1.理解导热的物理概念，了解导热的微观机理。 2.理解温度场、等温线、等温面、温度梯度以及稳态导热的概念。 3.掌握导热基本定律?傅里叶定律的物理意义和数学表达式。 4.了解热导率的物理意义及影响热导率的因素。 5.掌握单层平壁和多层平壁的一维稳态导热计算公式及其应用。 6.掌握单层圆筒壁和多层圆筒壁的一维稳态导热计算公式及其应用。 尚辅网 本章难点 1.导热基本概念中，理解温度场、等温面（或等温线）及温度梯度等概念有一定的难度，要求初学者从物理概念入手比较容易。 2.圆筒壁的导热面积与其半径成正比，虽然稳态导热中通过圆筒壁的热流量不变，但其热流密度却在变化，温度也不呈线性分布。为此圆筒壁的导热公式是由简单的微分方程导出的，必须从物理概念角度充分认识到这一点。 尚辅网 导热又称热传导，是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。 气体 导热是气体分子不规则热运动时碰撞的结果; 导热是物质的属性，在固体、液体和气体中均可进行，但微观机理有所不同。 一、基本概念 其导热机理认为介于气体和固体之间。 固体 液体 尚辅网 单纯的导热一般只发生在密实的固体中。 气体与液体因为具有流动特性，在产生导热的同时往往伴随宏观相对位移（即对流）而使热量转移。 在工程应用中，一般把发生在换热器管壁、管道保温 层、墙壁等固态材料中的热量传递均可看作导热过程处理。 导 热 此现象最为普遍，也最具有应用价值 尚辅网 某一时刻，物体中各点温度分布的状况称为温度场。 2.温度场 非稳态温度场: 一般来说，温度场是空间坐标和时间的函数，其数学表达式为： 空间各点温度随时间?而变化的温度场。 稳态温度场: 空间各点温度都不随时间?而变化的温度场。 t=f（x、y、z） t=f（x、y、z、?） 二维稳态温度场 一维稳态温度场 t=f（x、y） t=f（x） 最简单, 工程应用最多 稳态温度场中发生的导热称为稳态导热。 稳态导热: 如各种热力设备在启动、停机或变工况时的温度场 尚辅网