01-1-导热理论基础讲解.pptVIP

* 气体的导热：由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递 介电体（非导电体）的导热：依靠晶格振动。 金属的导热：依靠自由电子的迁移。 液体的导热：迄今为止对液体导热机理的了解仍不算很清楚，一般认为液体的导热机理与介电体类似，即主要依靠弹性波的传递作用。液态金属和电解液是一类特殊的液体，它们依靠原子的运动和自由电子迁移来传导热量。 * 二维稳态导热现象的温度场表示为：t=f（x，y） * 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 * * 热流密度矢量：等温面上某点，以通过该点处最大热流密度的方向为方向、数值上正好等于沿该方向的热流密度。 傅里叶定律适用于连续、各向同性材料的稳态或非稳态导热现象。 傅里叶定律只适用于各向同性材料。 各向同性材料：导热系数在各个方向是相同的。有些天然和人造材料，如：石英、木材、叠层塑料板、叠层金属板，其导热系数随方向而变化，属各向异性材料。 * 傅里叶公式是傅里叶定律的一个特例。傅里叶公式适用条件：无限大平板（一维、直角坐标系）、稳态、导热系数为常数。 * 在适中的温度区间内，绝大多数材料的导热系数都可以近似表示为温度的线性函数形式，式中λ0、b均为常数，λ0代表该直线段的延长线在纵轴上的截距。应该指出，在实际工程应用户各种保温材料的导热系数也经常被表示成此形式。 * 1、等温面和等温线的特点是什么? 具有不同数值的任意两条等温线不可能相交，这是一切等参数线所共有的基本性质。因此，等温线或是终止于物体的边界，或是自身构成一条封闭的曲线。 2、傅立叶定律的物理意义及适用条件？其表达式中并不显含时间，为什么可用以计算非稳态导热？ 物理意义：任意时刻，各向同性的连续介质中任何地点的局部导热热流密度(Local heat flux)数值上与该点的温度梯度成正比，方向相反，比例系数为导热系数。 适用条件：各向同性的连续介质的稳态和非稳态导热。 其表达式中ｑ=－λgradｔ，温度场t本身可以是时间的函数（即非稳态导热），因此傅立叶定律可用以计算非稳态导热。 3、物质的导热系数大小和哪些因素有关? 物质的种类及性质、温度、压力、密度以及湿度。 4、工程中应用多孔性材料作保温隔热,使用时应注意什么问题?为什么? 应注意防潮。保温材料的一个共同特点是它们经常呈多孔状，或者具有纤维结构，其中的热量传递是导热、对流换热、热辐射三种传热机理联合作用的综合过程。如果保温材料受潮，水分将替代孔隙中的空气，这样不仅水分的导热系数高于空气，而且对流换热强度大幅度增加，这样材料保温性能会急剧下降。 * 传热三种基本方式辨析的基本方法 导热必须是物体直接接触，且无宏观相对运动； 对流换热是运动着的流体和与其接触的固体壁面之间进行的热量交换过程。 两个互不接触物体表面之间进行热量传递，依靠辐射换热。 * 第1章 导热理论基础 导热分析的任务 1.要找出任何时刻物体中各处的温度，即温度分布。 2.根据温度分布，确定热流通量及其影响因素。 导热理论基础 导热机理 基本概念 控制方程 基本理论 微观粒子的运动 傅里叶定律 导热微分方程 单值性条件 物理意义 应用及其条件 温度场 等温面(线) 温度梯度 导热系数 金属、非金属、 液体、气体 1.最基本的概念 2.最基本的理论 3.解决导热问题的数学基础 * * 固体棒一端被加热 传热机理？ 传热规律？ 基本影响因素？ 每课一题 * * 本次课重点内容 ①理解导热的本质和特点； ②深刻理解温度场、温度梯度、热流密度等传热学基本概念； ③熟练掌握傅里叶定律。 ④理解导热系数 典型工程材料导热系数的数值； 影响导热系数的主要因素。 第1章 导热理论基础-1 * * 物质的导热本质或机理：由构成物质的微观粒子如原子、分子和自由电子等的随机热运动导致的热量扩散过程。 气体的导热 金属的导热 非金属的导热 液体的导热 导热的微观机理 纯粹的导热通常只发生在密实的固体当中。 * * §1 基本概念和傅里叶定律 一、温度场 二、等温面与等温线 三、温度梯度 四、傅里叶定律 物理意义 使用方法 适用条件 * * 一、温度场（Temperature Distribution） 稳态温度场与稳态导热 (Steady-state temperature) 非稳态温度场与非稳态导热 (Transient temperature) 温度场的维数 温度场是时间和空