34第4章传热42第二节热传导.docVIP

一、教学课题：第四章 传热 第二节 热传导 二、教学目的：通过学习，使同学们掌握1、平壁稳态热传导（单层、多层） 2、传热推动力，传热阻力的概念了解圆筒壁稳态热传导（单层、多层） 三、课时：2h，第21次 第15周 12.10日 星期二 C25、C26（1、2节） 四、课型：新课 五、教具：白板笔、多媒体、激光笔 六、教学重点：平壁稳态热传导（单层、多层）、传热推动力，传热阻力的概念 教学难点：多层平壁稳态热传导，圆筒壁稳态热传导（单层、多层） 七、教学方法和手段：主要以讲授为主，图表教学为辅 八、主要内容： 同学们好！上节课我们学习了第一节概述与第二节热传导，我们来回忆下1、传热的相关概念（热传导、对流和热辐射）2、间壁式传热3、导热系数的物理意义。今天请同学们翻到教材128页，我们学习通过平壁及圆筒壁的热传导。 （一）、通过平壁的定常热传导 单层平壁的热传导 由于面积S 厚度b，壁边缘处散热可以忽略，可简化为一维热传导。（即又大又薄，热量来不及向周围传递，由内（高温）向外（低温）的传导过程已结束。） 因为稳定的一维平壁导热不随温度而变。 积后 （因为dx很薄、dt很小，设该薄层值不变取为常量）。 。 取进出口平均温度下的值， 即或 。 式中 b－平壁厚度,[m]； －温度差，导热推动力，[]； R b/导热热阻，[/W]。 即：Q 二.多层平壁热传导 以三层平壁为例：各层的壁厚分别为，和；导热系数分别为，，和。 假设层与层之间接触良好，即相接触的两表面温度相同，各表面温度分别为，，和设 。 在稳定导热时通过各层的导热速率相等，即： 或 由上式可得： 将上式相加整理得： （1） 对n层平壁其热导速率方程可表示为： （2） （二） 圆筒壁的热传导 一、单层圆筒壁热传导 圆筒壁与平壁热传导的不同之处，在于圆筒壁的传热面积不是常数，随半径而变，同时，温度也随半径而变。 热传导温度随半径而变这是很正常的 ，但如何把导热的面积变成常量，即不随半径而变，这只有通过微积分去解决。 设圆筒内半径为，外半径为，长度为l，圆筒内外壁温度分别为和，且，若在半径为r处沿半径方向取微分厚度的薄壁圆筒，其传热面积可视为常量。等于；同时通过该薄层的温度为。对这一薄层的导热，完全可依照平壁导热的公式去解决。 即：，因为稳定导热，q是常量，），也取为常数。 将上式分离变量积分整理得： （1） 式（1）即为单层圆筒壁的热传导速率方程式。该式也可以写成与平壁热传导速率方程相同的形式，即： （2） 将（2）与（1）相比较，可解得平均面积为： Q Q （3） 其中,－圆间壁对数平均半径[m] 或 （4） 其中－圆筒壁的内外壁面平均面积[]。 当时，经常采用算数平均值代替对数平均值。 当 二、多层圆筒壁的热传导 以三层为例，假设各层间接触良好，各层的导热系数分别是厚度分别为，， 。 将多层圆筒壁的每一层用单层圆筒壁的热传导公式表示： 等比定律 （） 对n层圆筒壁： 。 式中： －由板1向板2传递的净辐射通量。 由板1向板2传递净辐射能，即板1出去的总能量，（即被板2吸收的总能量，所以圆括号外须乘）与板1进来由板2辐射总能量 被板1吸收，所以圆括号外须乘以 的差值。 小结 1、平壁稳态热传导（单层、多层） 2、圆筒壁稳态热传导（单层、多层） 3、传热推动力，传热阻力的概念 九、作业：习题 4-1 4-2（选做） 十、教后记 1、同学们对公式特别是圆筒壁的单层、多层壁涉及对数积分很难，因为同学们基础甚差，理解较难，需要有一定的数理化基础，故对于公式与推导作为同学们的自学或与老师共同探讨，对于最简单的单层平壁传热与推动力及热阻的关系要作强调。 2、多加一点课外与化工与物理有关的知识，同学们很感兴趣: 一、与电学知识有关的现象 1、电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能，都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。 2、排气扇（抽油烟机）利用电能转化为机械能，利用空气对流进行空气变换。 3、电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头，插入三孔插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。 4、微波炉加热均匀，热效率高，卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能，再将电磁能转化为内能。 5、厨房中的电灯，利用电流的热效应工作，将电能转化为内能和光能。 6、厨房的炉灶（蜂窝煤灶，液化气灶，煤灶，柴灶）是将化学能转化为内能，即燃料燃烧放出热量。 二、与力学知识有关的现象 1、电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器，水面总是相平的。 2、菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积，增大压强。 3、菜刀的刀刃有油，为的是在切菜时，使接触面光滑，减小摩擦。 4、菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹，使接触面粗糙，增大摩擦。 5、火铲送煤时，是利用煤的惯性将煤送入火炉。 6、往保温