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第四章非稳态导热第一节概述1、定义（P53）一、基本概念※在自然界和工程中有许多非稳态导热问题。※由此可见，研究非稳态导热具有很大的实际意义。又如，在冶金、热处理和热加工等过程中，工件被加热或冷却

时的导热；例如，锅炉、蒸汽轮机和内燃机等动力机械在起动、停机和变

工况运行时的导热；再有，大地和房屋等白天被太阳加热、夜晚被冷却时的导热。非稳态导热即指温度场随时间而变化的导热过程

第四章非稳态导热第一节概述例如：非稳态导热通常有周期性和非周期性两种形式。2、分类（P53）01往复式内燃机气缸壁内的温度场以热力循环周期

为周期发生波动；受太阳照射的物体的温度场变化周期约为24小时。温度场作周期性变化。（1）周期性非稳态导热：02

第四章非稳态导热第一节概述例如：温度场通常不断升高或降低，并逐渐趋近于恒定的值。（2）非周期性非稳态导热（又称瞬态导热）：01热力设备起动、停机和变工况运行时的导热；在冶金、热处理过程中，工件被加热或冷却时的导热。本章主要讨论瞬态导热02

第四章非稳态导热（2）导热热流量也是时间的函数。第一节概述（1）温度场是时间的函数；3、特征（P53）例一：设有一大平壁，如图4-1所示，初始温度为t0，现在突然使其左侧表面的温度升高到t1并保持不变，而右侧仍与温度为t0的空气相接触。下面以两个一维非稳态导热为例来加以说明。

第四章非稳态导热图4-1第一节概述温度分布；b)两侧表面上导热量随时间的变化

第一节概述第四章非稳态导热（1）温度场：【如图4-1a）所示】①首先，紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分仍保持原来的温度t0，如图中曲线FBC所示；②其次，随着时间的推移，温度变化波及的范围不断扩大，以致在一定时间以后，右侧表面的温度也逐渐升高，如图中曲线FC、FD所示；③最后，达到一个新的稳态导热时，温度分布保持恒定，如图中曲线FE所示。（λ为常数时，FE为直线。）

第四章非稳态导热第一节概述（2）导热热流量：【如图4-1b）所示】Φ1为从左侧面导入的热流量，Φ2为从右侧面导出的热流量：①在整个非稳态导热过程中，这两个截面上的热流量是不相等的；③当Φ1=Φ2时，平壁进入一个新的稳态导热。②但随着过程的进行，其差别逐渐缩小；※图中阴影部分面积即为升温过程中积聚的热量Q（J）以热力学能形式储存在平壁内部。

第四章非稳态导热第一节概述例二：设有一大平壁，厚2δ，热导率为λ，初始温度为t0，现突然将它置于温度为t∞的流体中进行加热（t∞＞t0），表面传热系数为h，图4-2示出了平壁中的温度分布，表面温度tw和中心面温度tm的变化、表面热流量Φ的变化等。

第四章非稳态导热1第一节概述2图4-2

第四章非稳态导热第一节概述（1）温度场：【如图4-2a）、b）所示】①首先，平壁表面被加热，表面温度tw很快上升；②稍后，平壁内部也被加热，经过一定的时间中心面温度tm也开始上升；③最后，平壁内部各部分温度趋向于均匀一致，等于周围流体温度t∞，达到了温度平衡，热传递停止。

第四章非稳态导热第一节概述（2）导热热流量：【如图4-2c）所示】J在整个加热过程中，不断有热量导入平壁，Φ为从表面导入的热流量：①由于平壁表面温度tw随时间不断上升，温差（t∞-tw）不断减小，所以Φ开始最大；②然后随时间不断减少；※图中阴影部分面积即为整个加热过程加热量Q，以热力学能形式储存在平壁内部。③当tw=t∞时，Φ=0。

第一节概述01由上述两个例子可以看出，在非稳态导热过程中，由于物体各处本身温度的变化要积聚或消耗热量，所以在与热流方向相垂直的不同截面上，热流量处处不相等。（P54）02第四章非稳态导热

第四章非稳态导热第一节概述物体在非稳态导热过程中的温度分布：导热体内某一位置达到预定温度所需的时间：τ4、研究目的（P54）物体在非稳态导热过程中的温度场。某一时刻物体表面的热流量Φ(W)

或从某一时刻起经过一定时间后表面传递的总热量Q(J)。物体在非稳态导热过程中的温升速率：要解决以上问题，必须首先求出：

第一节概述01求解非稳态导热过程中物体的温度场，通常可采用

分析解法、数值解法、图解法和热电模拟法。02本章仅简要地介绍分析解法的一种情形：03导热体内部导热热阻可以忽略的集总参数简化分析法04第四章非稳态导热

第四章非稳态导热第一节概述特征数是指表征某一类物理现象或物理过程特征的无量纲数。习惯上又称相似准则数或准则数。特征数一般具有明确的定义式及物理