清华大学传热学课件-传热学-3-2.pptVIP

0 x Aw Aw x1 Ax1 x2 Ax2 显波层 浅埋 建筑物 等温层 深埋 建筑物 弹药库建在深山洞中，洞中的温度一年四季变化很小 冬天贮藏大白菜只要挖1m左右深即可，因为日波的穿透深度不到1m 故宫的墙很厚，为了保证室内温度四季基本稳定 0 x Aw Aw x1 Ax1 x2 Ax2 显波层 浅埋 建筑物 等温层 深埋 建筑物 影响温度波衰减的主要因素： 导温系数 a、波动周期T、深度 x a? ? 温度波的影响越深入、波的衰减越慢 T ? ? 温度波的影响越深入、波的衰减越慢 年温度波衰减得比日温度变化温度波衰减得慢很多、其影响深入得多 温度波的频率越快、波的衰减越快、影响越浅 微波加热或材料微波烧结 延迟时间 ?： 任何厚度 x 处温度达到最大值的时间比表面温度达到 最大值的时间落后一个相位角 ? —— 温度波的延迟 （2）温度波的延迟 振幅 角速度 相位角 相位差 表面温度达最大: 厚度 x 处温度达最大: 延迟时间 ?： 例：年温度波在地下3.2 m处温度波的延迟时间为： 地下3.2 m处土壤中年波出现波峰时间比地面晚70天 有西晒的房屋，夏天下午室外的气温很高；由于延 迟性，室内晚上正好最热 —— 西晒的房屋晚上很热 同一时刻地下不同深度 x 处的温度值不同、最高温度不同；达到最大值的时间也不同 —— 具有衰减性和延迟性 （3）温度波的传播特性 0 x Aw Aw x1 Ax1 x2 Ax2 显波层 浅埋 建筑物 等温层 深埋 建筑物 把同一时刻、各 x 处的温度连接起来，就象一个波 —— 温度波具有传递特性 波幅： 延迟时间 ?： 传播速度： 波长： ?1 与 ?2 时刻温度波 半无限大物体中温度波的波长 x0： 同一时刻温度分布曲线上相角相同的两相邻平面之间的距离 相角相同的两相邻平面之间的相角差为2? 振幅 角速度 相位角 波长： 3、周期性变化的第三类边界条件下的温度分布 前面分析了给定物体表面温度的第一类边界条件（周期性变化）的结果。给定第三类边界条件结果如何？ 0 x Aw Aw 0 x h, tf 第三类边界条件：给出半无限大物体与周围流体之间的对流换热系数 h 和周围流体温度周期性变化的规律 tf(?) Af ——流体温度波动的振幅 0 x h, tf —— 物体表面温度波振幅与 流体温度波振幅的比值 温度分布： —— 物体表面温度波落后于 流体温度波的相角 都是 和 的单值函数 都是 和 的单值函数 三、周期性变化的热流波 热流密度： * 半无限大物体：以无限大的 y-z平面为界面，在正 x 方向延伸至无穷远的物体。 §3-3 半无限大物体的瞬态导热 x 大地可看作半无限大物体 半无限大物体的瞬态导热实例1：地下建筑物刚刚建成时，室温和周围壁面温度过低，不能马上投入使用，必须对建筑物进行预热，使室温升高到规定值 F Q q=Q/F 预热过程中，加热量 Q 假设为常量、壁面温度逐渐升高；墙壁面积为常数，所以 q=const 第二类边界条件下瞬态导热 半无限大物体的瞬态导热实例2：加热炉中对耐火壁面的加热 F Q h, tf 第三类边界条件下瞬态导热 第二类或第三类边界条件下瞬态导热 半无限大物体的瞬态导热实例3： 对大厚金属板进行加热 q=Q/F 半无限大物体的瞬态导热： 第一类边界条件 第二类边界条件 第三类边界条件 t0 —— 半无限大物体初始温度 半无限大均质物体、第二类边界条件下的瞬态导热 x 0 高等传热学，贾力等 x 0 常热流密度条件下半 无限大物体内温度场： 高斯误差补函数的一次积分 （数值表 — 附录14） i — 一次积分; c — 补函数 erf — 高斯误差 高斯误差补函数 常热流密度边界条件下 半无限大物体内温度场： 在表面热流密度 qw 的作用下，半无限大物体的表面温度逐渐升高 在某一个厚度范围内的温度变化比较明显 ?(?) — 渗透厚度，随时间不断增大；在所考虑的时间范围内，界面上的热作用所波及的厚度 对于有限厚度的物体，在所考虑的时间范围内，若 渗透厚度 ?(?) 小于物体本身的厚度，可以认为该物体是半无限大物体 常热流密度边界条件下 半无限大物体内温度场： 在常热流密度qw边界条件下，假定物体中的温度分布是三次方曲线，可以用近似的分析解法（积分法）得到 ?(?)： 表面上的温度分布： 表面上的温度分布： 表面上的加热功率为： 若把室温提高到 tf(?), 表面上的加热功率为： 第一类边界条件下，半无限大物体的温度分布： 例：地下某建筑物，墙厚48cm，F=10m2，?=0.815，加热