传热学课件第三章稳态导热.ppt

第一节 通过平壁的导热?一、第一类边界条件下的平壁导热 第二节 通过圆筒壁的导热 第五节 通过肋片的导热 三、 通过肋壁的传热过程 肋端，x=L，肋端的过余温度 肋端过余温度随mL增加而降低。 在稳态情况下, 肋片散热量应该等于从肋根导入的热量， 随着mL增大，散热量增加，开始增加迅速，后来越来越缓慢，逐渐趋于一渐近值。（增加肋高的经济性） 二、 肋片效率 肋片效率定义： 肋片的实际散热量?与假设整个肋片都具有肋基温度时的理想散热量?0之比 式中tm、?m分别为肋面的平均温度和平均过余温度， t0、?0分别为肋基温度与肋基过余温度。 由于?m ?0 ，所以肋片效率?f 小于1。 因为假设肋表面各处h都相等，所以等截面直肋的平均过余温度可按下式计算： 可见，肋片效率是mL的函数。 矩形和三角形肋片效率随mL的变化规律如图。 肋片效率的影响因素： （1）肋片材料的热导率??， （2）肋片高度L， （3）肋片厚度?， （4）肋片与周围流体间对流换热的表面传热系数h ， 可见， mL愈大，肋片效率愈低。 mL L L （1）上述分析结果同样适用于其它形状的等截面直肋，如圆柱、圆管形肋的一维稳态导热问题； （2）如果必须考虑肋端面的散热，可以将肋端面面积折算到侧面上去，相当于肋加高为L+?L，其中 对于矩形肋, 几点说明： （4）对于肋片厚度方向的导热热阻?/?与表面的对流换热热阻1/h相比不可忽略的情况，肋片的导热不能认为是一维的，上述公式不再适用； （5）上述推导没有考虑辐射换热的影响，对一些温差较大的场合，必须加以考虑。 （3）上述分析结果既适用于肋片被加热的情况，也适用于肋片被冷却的情况； * * * * * * 第三章 稳态导热 基本要求 重点难点 内容精粹 例题赏析 1．了解确定物体温度场及其导热量的方法。 2. 能熟练进行平壁、圆筒壁常物性一维稳态导 热问题的分析计算。 3. 掌握等截面直肋导热的简化计算法。了解肋 片的作用和减小套管式温度计测量误差的措 施。 4. 了解接触热阻对实际导热过程的影响。 基 本 要 求 重点与难点 重点： 平壁、圆筒壁的一维稳态导热 难点： 肋片的导热 §1 通过平壁的导热 §2 通过圆筒壁 的导热 §3 通过球壁的导热 §4 接触热阻 §5 通过肋片的导热 内容精粹 当平壁的两表面分别维持均匀恒定的温度时，平壁的导热为一维稳态导热。 假设： 表面面积为A、厚度为?、?为常数、无内热源，两侧表面分别维持均匀恒定的温度tw1、tw2，且tw1 tw2 。 1. 单层平壁的稳态导热 选取坐标轴x与壁面垂直,如图所示。 数学模型： x = 0 , t = tw1 x = ? , t = tw2 求解结果： 可见，当?为常数时, 平壁内温度分布曲线为直线，其斜率为 由傅立叶定律可得 通过整个平壁的热流量为 上式与绪论中给出的公式完全相同。 2. 多层平壁的稳态导热 多层平壁由多层不同材料组成，当两表面分别维持均匀恒定的温度时，其导热也是一维稳态导热。 以三层平壁为例，假设 （1）各层厚度分别为?1、?2、?3，各层材料的导热系数分别为?1、?2、?3 , 且分别为常数； （2）各层之间接触紧密, 相互接触的表面具有相同的温度； （3）平壁两侧外表面分别保持均匀恒定的温度tw1、tw4。 显然，通过此三层平壁的导热为稳态导热, 各层的热流量相同。 三层平壁稳态导热的总导热热阻为各层导热热阻之和，由单层平壁稳态导热的计算公式可得 三层平壁稳态导热可以由三个相互串联的热阻网络表示。 对于n层平壁的稳态导热， 利用热阻的概念, 可以很容易求得通过多层平壁稳态导热的热流量, 进而求出各层间接触面的温度。 1. 单层圆筒壁的稳态导热 主要讨论圆筒壁稳态导热过程中的壁内温度分布及导热热流量。 假设： 内、外半径分别为 r1、r2，长度为l，?为常数、无内热源，内外壁温度tw1、tw2均匀恒定。 按上述条件，壁内温度只沿径向变化，如果采用圆柱坐标, 则圆筒壁内的导热为一维稳态导热， 数学模型 r = r1 : t =