传热学基础(第二版)第三章教学课件稳态导热选编.pptVIP

第三章稳态导热;第三章 一维稳态导热（Steady-State Conduction）;o;导过平壁的热流量：;1.2 无内热源，λ不为常数;最后可求得其温度分布 ; 其抛物线的凸向取决于系数b的正负。当b0，λ=λ0(1+bt)，随着t增大，λ增大，即高温区的导热系数大于低温区。Φ=-λA(dt/dx)，所以高温区的温度梯度dt/dx较小，而形成上凸的温度分布。当b0，λ=λ0(1+bt)，随着t增大，λ减小，高温区的温度梯度dt/dx较大。 ;热流密度计算式为 :;例题：有一砖砌墙壁，厚为0.25m。已知内外壁面的温度分别为25℃和30℃。试计算墙壁内的温度分布和通过的热流密度。 解：由平壁导热的温度分布 ;2、通过多层平壁的导热 ;由和分比关系 ;3-2 通过圆筒壁的导热 ;1、通过单层圆筒壁的导热 ;14/40; ，r大，面积A大，dt/dr必然小；反之，A小处，dt/dr必然大。 ;单位长度圆筒壁的热流量：;例题 有一圆管外径为50mm，内径为30mm，其导热系数为25W/(m℃),内壁面温度为40℃外壁面温度为20℃。试求通过壁面的单位管长的热流量和管壁内温度分布的表达式。 解：由通过圆筒壁的热流计算公式求得 ;再由圆筒壁的温度分布 ;2、通过多层圆筒壁的导热 ;单位管长的热流量 ;例题 某管道外径为2r，外壁温度为t1，如外包两层厚度均为r（即?2＝?3＝r）、导热系数分别为?2和?3（ ?2 / ?3=2）的保温材料，外层外表面温度为t2。如将两层保温材料的位置对调，其他条件不变，保温情况变化如何？由此能得出什么结论？ 解： ;导热系数大的在外面： ;3-3 通过肋片的导热分析;图中肋片高度为H，肋片厚度为?，肋片宽度为b，肋片根部（肋基）的温度为t0，环境温度为t?，环境与肋片之间的换热系数为h。肋片的横截面积为Af及截面周边长度为U。导热系数和换热系数均为常数。 ;由于肋片的作用是为了增大传热，故肋片材料的导热性能都比较好，而环境的换热都比较差，且从节省材料的角度出发，肋片的厚度通常远小于它的高度。;一、肋片导热微分方程及其求解 ;导出微元体的热流量 :;一般形式的肋片导热的微分方程式 :;公式是一个二阶齐次线性常微分方程，其通解形式为 :;θ;3. 几点考虑 ;2) 换热系数为常数的假定 ;例?? 一实心燃气轮机叶片，高度H=6.25mm，横截面积Af＝4.65cm2，周长U＝12.2cm，导热系数?＝22W/ (m?℃）。燃气有效温度Tge=1140K，叶根温度Tr=755K，燃气对叶片的总换热系数h＝390W/ (m2?℃）。假定叶片端面绝热，求叶片的温度分布和通过叶根的热流。解：;3—4 接触热阻; 如果界面间隙充满流体，由于间隙薄而截面温差又不大，对流难于开展，所以对流换热可以忽略不计，不过穿过流体层的导热方式还起一定作用，因此接触界面的热阻将比真空时小。文献中把接触界面产生的热阻称为接触热阻。 由以上讨论可知，接触热阻由下列几个热阻并列组成：由于导热接触面积减小引起热流线收缩产生的热阻Rs，流体的导热热阻Rf和穿过界面的幅射热阻Rr。于是有 ; 考察两根端面相接触的固体棒，如图所示。 ? 当非接触的两个端面的温度不同时，必有热量从高温端向低温端传递。设除端面外，两棒其余周界都是绝热的，则热量仅沿棒的轴向传递。在接触界面区，由于接触面积的收缩，局部热流是三维的。然而，离开界面一小段之外，热流仍是一维的，并可以完全按照一维导热公式确定其温度分布 。; 棒材的导热系数为常量时，棒中温度分布为直线。将棒的温度分布线外延至接触面，会出现如图所示的温度差。按热阻定义式，截面接触热阻可表示为; 接触热阻主要依靠实验测定。这种测量装置在文献里有介绍。表3—1给出一些实测数据，反映了接触面的粗糙度，界面间隙是否为真空及有无填片等不同条件的影响，可做参考。;3--5形状因子;平壁，圆筒壁和球壁的导热，形状因子分别为 平壁 圆筒壁 球壁