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第三章非稳态导热 （Transient Conduction ） §3-1 非稳态导热的基本概念 自然界和工程上许多导热过程为非稳态，t = f(τ) 例如：冶金、热处理与热加工：工件被加热或冷却 锅炉、内燃机、制冷设备等装置起动、停机、变工况 自然环境温度 供暖或停暖过程中墙内与室内空气温度 非稳态导热：周期性和非周期性 （瞬态导热） 周期性非稳态导热：物体温度按一定的周期发生变化 非周期性非稳态导热（瞬态导热）：物体的温度随时 间不断地升高（加热过程）或降低（冷却过程），在 经历相当长时间后，物体温度逐渐趋近于周围介质温 度，最终达到热平衡 实例：热铁块投入凉水中 铁块，M1 o 300 C 传热学：过程的速率 水，M2 t f (x ,y ,z ,τ); Q f (τ) o 20 C 一、瞬态导热过程简介 采暖房屋外墙墙内温度变化过程 采暖设备开始供热前：墙内温度场是稳态、不变的 采暖设备开始供热：室内空气温度很快升高并稳定； 墙壁内温度逐渐升高；越靠近内墙升温越快； 经历一段时间后墙内温度趋于稳定、新的温度分布 墙外表面与墙内表面热流密度变化过程 二者的差值， 为墙本身温度的 升高提供的热量 采暖设备开始供热前：二者相等、稳定不变 采暖设备开始供热：刚开始供热时，由于室内空气温 度很快升高并稳定，内墙温度的升高相对慢些，内墙 表面热流密度最大；随着内墙温度的升高，内墙表面 热流密度逐渐减小；随着外墙表面的缓慢升高，外墙 表面热流密度逐渐增大；最终二者相等 瞬态导热过程三个阶段 非正规状况阶段（起始阶段）、正规状况阶段、新的稳态 二、周期性非稳态导热过程简介 墙内各 夏季室外空气温度以一 处温度 天24小时为周期变化； 最高值 室外墙面温度也以24小 时为周期变化，但比室 外空气温度变化滞后一 墙内各 个相位、振幅有所减小 处温度 室内温度稳定（空调）； 平均值 墙内各处温度由于受室 某时刻 墙内各 外温度周期变化的影 室外空 室外墙 墙内温 处温度 响，也以同样周期变 气温度 面温度 度分布 最低值 化；振幅减小 学习非稳态导热的目的： 温度分布和热流量分布随时间和空间的变化规律 t f (x ,y ,z ,τ) ; Φ f( τ) 非稳态导热的导热微分方程式： ∂t ∂ ∂t ∂ ∂t ∂ ∂t ρc (λ ) + (λ ) + (λ ) +qv