344-火用分析在平壁稳态导热中的应用.pdfVIP

㶲分析在平壁稳态导热中的应用 高子龙，李永安 山东建筑大学热能工程学院 摘 要：本文针对平壁一维稳态导热问题开展了研究，通过时间参数τ建立了热流密度 Φ与热量Q 的函数关系，并对一维平壁稳态导热问题进行模型建立、量化与分析。进而得出 㶲函数的一般表达式与量化表达式以及以㶲参数为基准的导热微分方程式。并且给出了其在 实际背景下的应用分析。对导热微分方程式进行了分析，揭示了温差驱动与㶲差驱动热量传 递的异同，得出㶲差驱动对热量传递具有力的效果，更好地体现了驱动力的概念。 关键词：一维稳态导热；㶲分布函数；导热微分方程式；㶲差 The applied study between one-dimension steady-state heat conduction with exergy based on flat wall Gao Zi-long, Li Yong-an Department of Thermal Engineering in Shandong Jianzhu University Abstract: This paper pays attention to the one-dimension steady-state heat conduction based on flat wall. It builds the function relationship between heat flux density （Φ）with heat energy （Q）, establishes the model about the one-dimension steady-state heat conduction, makes the model being quantitative, and dissects the model. The essay gets the exergy function and thermal conduction differential equation, and have many applied analysis on them. The differences between temperature difference drive with exergy distance drive on the heat transfer is pointed out. Find that the effect of force is obviously reflected on the exergy distance drive, which describes the concept of drive force better. Keywords: one-dimension steady-state heat conduction; distribution function on exergy; thermal conduction differential equation; exergy distance 0 引言 关于稳态导热定律，最经典的就是傅里叶导热定律。但是，根据物理学的研究，发现 傅里叶定律在非常规条件下是失效的。其中，热质理论指出在低温、极高热流密度的稳态 条件下会出现非傅里叶导热现象，其物理本质就是热质惯性力的作用不可忽略的体现。物 理学也指出，热量在输运过程中受到来自热质势场的驱动力以及来自介质的阻力，当两者 平衡时，热量的输运规律满足傅里叶导热定律；当惯性力不能被忽略从而两者不平衡时， 热量将被加速，热流密度和温度梯度之间的线性关系不再成立，表现出明显的非傅里叶效 应[1-3] 。那么，反之可知稳态导热中热量在不被加速的情况下的传递是匀速前行的。但是 傅里叶定律并没有揭示其匀速前行真正意义上源源不断的动力来源。通常我们认为是温差 在驱动，但在动力角度，用此解释显得不那么贴切。为此，本文针对一维稳态平壁导热模 作者简介：高子龙（1992―），男，河北邯郸人，硕士在读，研究方向：建筑节能，E-mail ：sdjzu.gzl@ 通讯地址：山东省济南市历城区临港开发区凤鸣路山东建筑大学科技馆热能工程学院308 室 型开展了一系列研究，最终从㶲的角度给出了合理地解释与说明。 1 一维平壁稳态导热与㶲的数学条件 一维平壁稳态导热问题是传热学中导热问题中的最基本问题，㶲的概念在工程热力学 中也是一个比较重要的知识，表面上二者似乎独立存在于两种学科内，实则并不然。通过 详