传热学_3的.pptVIP

第三章稳态导热;稳态导热方程的一般形式;3-1 平壁内稳态导热;热阻的观点 导热率 通过壁面的热流 ;等效热路图 串联: 并联: 混联: 类似于电路分析 重点: 等效热路 基本热阻 ;不同传热方式下的热阻 壁面导热热阻: 表面对流热阻: 表面辐射热阻: 其中 辐射换热系数 (T 必须为开尔文温度!!);复合换热系数 其中 ;传热过程 热路图;传热过程 热路图;U: 总传热系数 (W/m2.K);一维多层平壁;温度分布: T(x);复合壁面 ( 复合混联 ) 假设: (1).垂直于X方向的面均为等温. (2).平行于X方向的面均为绝热. ;例 3-1 通过双层玻璃窗的散热 一个高0.8m宽1.5m的双层玻璃窗，两侧为厚4mm的玻璃层(k = 0.78 W/m · oC) ，中间为10mm厚的空气夹层(k = 0.026 W/m · °C). 。确定屋内温度保持20°C 室外温度-10oC下，通过双层玻璃窗的散热及内壁面温度。取考虑辐射效应下窗户内外的换热系数分别为h1=10 W/m2 · oC and h2 = 40 W/m2 · oC; 解 右图为该问题的热阻网络图。 可知，窗户的面积为A = 0.8 m x 1 .5 m = 1 .2 m2, 由定义可知各个部分热阻： ;可以看到三个热阻串联，总的热阻为： ; 3-2 接触热阻;Thermal Contact Conductance hc 接触导热系数 ;解 已知求解: 确定与铝板间接触热阻相同热阻的铝板的厚度。;分析: 可知接触热阻是接触导热系数的倒数，接触热阻为：;例 3-3 通过复合墙壁的散热 一堵高3m宽5米的墙，墙由长16cm高22cm的砖(k = 0.72 W/m · °C)砌成，砖之间夹着3cm厚的石灰层(k = 0.22 W/m · °C)。如图所示，在砖的两侧还分别由2-cm厚的石灰层，在内墙侧还有3cm厚的硬质泡沫(k = 0.026 W/m °C) 。室内外温度为20°C 和 -10°C, 室内外对流换热系数分别为h1 = 10 W/m2 · °C and h2 = 25 W/m2 · °C, 假设为一维传热，不考虑辐射，确定通过墙壁的热流量。;3-3 普通的热路图分析;分析: 垂直方向上每25cm的结构是相同的，每个相似的结构在水平上一致无变化。因此，我们取1m深0.25m高的墙体进行分析，它可以代替整个墙体。假设垂直于x方向的墙面为等温面，右图为选取研究单元的热路图。各个部分的热阻如下：;Beijing Jiaotong University;3-4 圆筒及球内的导热(径向系统);通过圆柱层的热流量:;2. 球壳 (单层);通过球壳的热流量:;圆筒或球壳的热阻网络包括内部和外部的对流换热。; 热流量:; 热流量:;例 3-4 通过球形容器的散热 一个2cm不锈钢(k = 15 W/m · °C)制成内径为3m的球形容器用来储存温度为T∞1 = 0°C的冰水。 容器被置于温度为T∞2 = 22°C的屋子里。屋内墙壁的温度也是22°C。容器的外壁面为黑色，外壁面与周围环境提高自然对流和辐射。 容器内部和外部的对流换热系数分别为h1= 80 W/m2 · °C 及h2= 10 W/m2 · °C。确定 (a) 导入容器内冰水的热流量(b) 24小时内融化的0°C 的冰。 ;;;总热阻为: ;稳态下导向冰水的热流率: ;讨论 处理当介质和表面温度相同并有对流和辐射的表面问题的一个简便方法是，将辐射和对流换热系数相加，并处理为等效对流换热系数。在本问题中即取h = 10 +5.34 = 15.34 W/m2 °C 。这样可计算等效换热系数而不单独考虑辐射。在本问题中外部对流热阻为：; 3-5 临界绝热半径;例 3-5 通过绝缘电线的散热 一段长5m直径3mm的电线，外部包裹2mm厚的塑料层（ k = 0.15 W/m · °C. ） 测量显示，有10A的电流流过电线，电线上电压降为8V。如果绝缘线置于温度T∞= 30°C 对流换热系数为h = 12 W/m2 · °C的介质中，确定稳态下电线和塑料层交界面的温度。并确定塑料层两倍厚度将增加或减小交界面的温度;解 已知及求解: 电线包裹塑料层。确定稳态下电线和塑料层交界面的温度。并确定塑料层两倍厚度将增加或减小交界面的温度 假设: 1. 由于换热边界未发生变化传热为稳态。2.关于中心线热对称，故换热为一维。3.导热系数为常数4，忽