考研华科动力机械复试内燃机03第二章稳态热传导12.ppt

2-1 导热基本定律 中央电视台99年9月5日的《科技博览》指出： 72°C的铁和600°C的木头摸上去的感觉是一样的，您知道为什么吗？ * 第二章 稳态热传导 2-2 导热问题的数学描述 2-3 典型一维稳态导热问题的分析 2-4 通过肋片的导热 2-5 具有内热源的一维导热问题 2-1 导热基本定律 导热(Heat Conduction) 要求：定性—导热基本概念，傅立叶定律 　　定量—温度场求解，导热量计算 导热特点: 1)物体之间不发生宏观相对位移 2)依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动3)是物质的固有本质 1)稳态导热: 设备或装置稳定运行过程中,温度仅为空间坐标 的函数，不随时间而变；2)非稳态导热: 设备或装置等启动、停机等过程中，温度随 空间和时间变化 。 应用背景介绍: 导热换热应用背景介绍 物体的各部分之间不发生相对位移时，依靠内部微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热（热传导）。 工程上利用这种换热方式来实现许多装置的热交换问题。? 冷饮在冰箱中 的降温过程 墙壁的散热 核反应堆—— 内热源导热问题 秦山核电站 激光加工 集成电路 1.温度场 在任一瞬间，物体内各点温度分布的总称。是空间坐标和时间的函数。 稳态温度场 非稳态温度场 2)等温面 与等温线： 在温度场中,将温度相等的点连成面即为等温面。 等温面与任一平面的交线便是等温线。 等温线与另一条温度不同的等温线不可能相交, 它可以是封闭曲线或者终止于物体的界面上。 1)温度场： 3）特点： 何谓温度场、等温面、等温线、温度梯度、热流线、热阻？ 思 考 题 它是在等温面法线方向ｎ上单位长度的温度增量,它是一个矢量, 指向温度增大的方向。 热流的方向与温度梯度方向相反 4)温度梯度： 在温度场中，温度在空间上改变的大小程度。 用grad t表示。 grad t t t-△t t+△t 热流线与等温线垂直，且指向温度降低的方向。 物体内的等温线为何不相交？ 热流线能否相交？ 答案： 物体内的等温线若相交则会出现某点同时具有两个温度,故等温线不相交。又因为热流线与等温线垂直，所以热流线有可能相交。 思 考 题 3.导热系数 1）导热系数的物理意义: 2.导热基本定律 2）热流量 3）热流密度 1）傅立叶定律 影响导热系数的因素是什么？ 思 考 题 导热系数表明物体导热能力的程度，是每单位温度梯度所传导的热流密度值。 （2） 与物质的温度的关系: （1）与物质的种类的关系: 2） ?表示物体导热本领的大小 记住常用物质的值: 时： 铜 399w/(m.k) 钢（含碳量 ???????????） 36.7w/(m.k) 水 0.599w/(m.k) 空气 0.0259w/(m.k) 与物体的种类及热力状态有关，即取决于物质的温度和压力 ?值的大小以 金属为大: 非金属固体次之: 液体更次之: 气体为最小: 保温材料： 平均温度不高于305℃时的 导热系数不大于0.12 w/(m.k)的材料称为保温材料 多孔物质的?值较小，吸水后导热系数急剧增大: （4）与物质的各项同性的关系: 2．引起物体内部热量传递现象的根本原因是物体内部存在温度梯度。如果温度梯度消失(gradt=0),那么导热现象也就消失(q=0) 。 3．对于简单的一维稳态导热，可以直接积分式(2-3)求解。而一般情况必须 最后由式(2-4)求得热密度q 再求温度梯度gradt 首先确定温度场， 因此，冷．热设备的隔热层，都应采取适当的防潮措施。 如木材、石墨等，它们各向不同性，因此在不同方向上的导热系数差别很大。 几个要点： 1．定律表达式(2-3)也适用于非稳态导热过程； （3） 与物质的湿度的关系: 冬天，棉被经过晒后拍打，为什么感觉特别暖和？ 冬天需要保暖.被晒过的棉被，轻轻拍打后，大量的空气进入棉絮空间，空气在狭小的棉絮空间内自然对流换热不容易展开，由于空气的导热系数很低(20℃,0.101325×106 Pa时,空气的导热系数为0.0259w/(m.k))，故能起到很好的保温作用。 答案: 多孔材料受潮后，其导热系数λ值如何变化？ 答案: 多孔物质的?值较小，吸水后传热和传质方向一致，故导热系数急剧增大. 上一节已经指