dean20100915160330.pptVIP

需掌握内容 传热分类：按时间—稳态及非稳态；按空间—一维、二维、三维 三种热传递方式：导热、对流、辐射 传热过程：传热方程式、传热系数、热阻 解决传热问题：传热强化、传热削弱、温度控制 必须： 1 准确计算所研究过程中的热流量 2 准确预测物体中的温度分布 关键 § 2 -1 导热基本定律 一 、温度场 （Temperature field） 1 、概念 温度场是指在各个时刻物体内各点温度分布的总称。 由傅立叶定律知，物体的温度分布是坐标和时间的函数： 2 、温度场分类 1 ）稳态温度场（定常温度场） （Steady-state conduction） 是指在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场称稳态温度场，其表达式： 等温线图的物理意义： 若每条等温线间的温度间隔相等时，等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度的大小。如图所示是用等温线图表示温度场的实例。 二 、导热基本定律 三 、导热系数 （ 导热率、比例系数） 5 、超级保温材料 采取的方法： （ 1 ）夹层中抽真空（减少通过导热而造成热损失） （ 2 ）采用多层间隔结构（ 1cm 达十几层） 特点：间隔材料的反射率很高，减少辐射换热，垂直于隔热板上的导热系数可达： 10 - 4w/mk 1 为了测量某种材料的导热系数，制成了厚5mm，直径为25mm的试验件，第一次实验时测得通过试验件的导热量为Φ 0.32W，tw1 20℃， tw2 50℃；第二次试验时测得Φ 0.16W，tw1 200℃， tw2 220℃，求两次试验中材料的导热系数分别是多少？ 2 假设在两小时内，通过152mm×152mm×13mm试验板传导的热量为837J，试验板两个面的温度分别为19 ℃和26 ℃ ，求试验板的热导率。 § 2-2 导热微分方程式及定解条件 二、 定解条件 微元体热力学能的增量 微元体内热源的生成热 其中 —— 微元体的密度、比热容、单位时间内单位体积内热源的生成热及时间。 导入微元体的总热流量 导出微元体的总热流量 将以上各式代入热平衡关系式，并整理得： 这是笛卡尔坐标系中三维非稳态导热微分方程的一般表达式。 其物理意义：反映了物体的温度随时间和空间的变化关系。 1）对上式化简： ①导热系数为常数 式中， ，称为热扩散率。 ②导热系数为常数 、无内热源 ③导热系数为常数 、稳态 ④导热系数为常数 、稳态 、无内热源 2）圆柱坐标系中的导热微分方程： 3）球坐标系中的导热微分方程： 综上说明： （ 1 ）导热问题仍然服从能量守恒定律； （ 2 ）等号左边是单位时间内微元体热力学能的增量（非稳态项）； （ 3 ）等号右边前三项之和是通过界面的导热使微分元体在单位时间内 增加的能量 扩散项 ； （ 4 ）等号右边最后项是源项； （ 5 ）若某坐标方向上温度不变，该方向的净导热量为零，则相应的扩散项即从导热微分方程中消失。 1 、定义：是指使导热微分方程获得适合某一特定导热问题的求解的附加条件。 通过导热微分方程可知，求解导热问题，实际上就是对导热微分方程式的求解。预知某一导热问题的温度分布，必须给出表征该问题的附加条件。 谢 谢！ 材料成型与控制工程教研室 主讲：李达 西南交通大学材料学院 第二讲 导热基本定律及稳态导热 上讲回顾 一个基本概念 二个重要意义 三种热量传递方式 传热过程相关概念 本章内容 1 、重点内容： ① 傅立叶定律及其应用； ② 导热系数及其影响因素； ③ 导热问题的数学模型。 2 、掌握内容：一维稳态导热问题的分析解法 3 、了解内容：多维导热问题 其中 为空间坐标， 为时间坐标。 2 ）非稳态温度场（非定常温度场） （Transient conduction） 是指在变动工作条件下，物体中各点的温度分布随时间而变化的温度场称非稳态温度场，其表达式： 若物体温度仅一个方向有变化，这种情况下的温度场称一维温度场。 等温面与等温线 等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到一个等温线簇 等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面 等温面与等温线的特点： 1 温度不同的等温面或等温线彼此不能相交 2 在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止与物体的边界上 物体的温度场通常用等温面或等温线表示 1 、导热基本定律（傅立叶定律） 1 ）定义：在导热现象中，单位时间内通过给定截面所传递的热量，正比例于垂直于该截面方向上的温度变化率，而热量传递的方 向与温度升高的方向相反，即 2 ）数学表达式： （负号表示热量传递方向与温度