第二章导热基本定律及稳态导热..pptVIP

第53页，共77页，星期日，2025年，2月5日二、圆筒壁的一维稳态导热解：等温面为圆柱面，由于lr1(r2)，因而可不考虑z方向及Φ方向的导热，为一维稳态传导。tr1.单层圆筒壁已知管子总长l；内表面r=r1，t=t1=const；外表面r=r2，t=t2=const；lr1(r2)，无内热源。求（1）温度分布；（2）Φ。第54页，共77页，星期日，2025年，2月5日第21页，共77页，星期日，2025年，2月5日第22页，共77页，星期日，2025年，2月5日合金：金属中掺入任何杂质将破坏晶格的完整性，干扰自由电子的运动如常温下：黄铜：70%Cu,30%Zn金属的加工过程也会造成晶格的缺陷合金的导热：依靠自由电子的迁移和晶格的振动；主要依靠后者温度升高、晶格振动加强、导热增强第23页，共77页，星期日，2025年，2月5日(2)非金属的导热系数：非金属的导热：依靠晶格的振动传递热量；比较小建筑隔热保温材料：大多数建筑材料和绝热材料具有多孔或纤维结构多孔材料的导热系数与密度和湿度有关保温材料：国家标准规定，温度低于350度时导热系数小于0.12W/(mK)的材料（绝热材料）第24页，共77页，星期日，2025年，2月5日第25页，共77页，星期日，2025年，2月5日第26页，共77页，星期日，2025年，2月5日第二节导热微分方程第27页，共77页，星期日，2025年，2月5日一、直角坐标系中的导热微分方程（3）物体内具有内热源。单位时间单位体积物体发出的热量。W/m3假设：（1）物性参数为常数（λ，ρ，c）；（2）材料各向同性；第28页，共77页，星期日，2025年，2月5日根据能量守恒有：（流入控制体能量－流出控制体能量）＋内热源放热第1项第2项＝控制体内内能的变化第3项思路：取一微元体—平行六面体dv=dx·dy·dzΦxΦzΦydydzdx第29页，共77页，星期日，2025年，2月5日第一项求沿x、y、z三个方向流入和流出的热量第30页，共77页，星期日，2025年，2月5日第31页，共77页，星期日，2025年，2月5日把1、2、3项代入能量方程式整理后可得到以下的公式其中称导温系数第32页，共77页，星期日，2025年，2月5日第33页，共77页，星期日，2025年，2月5日导温系数的物理意义：热扩散率a反映了导热过程中材料的导热能力（?）与沿途物质储热能力（?c）之间的关系a值大，即?值大或?c值小，说明物体的某一部分一旦获得热量，该热量能在整个物体中很快扩散热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向于均匀一致的能力在同样加热条件下，物体的热扩散率越大，物体内部各处的温度差别越小。第34页，共77页，星期日，2025年，2月5日二、圆柱体坐标中的导热微分方程第35页，共77页，星期日，2025年，2月5日三、单值性条件4边界条件表征导热体的边界与导热现象有关的特点。1几何条件物体的形状、大小及相对位置。2物理条件热物性λ、ρ、Cp等3时间条件（初始条件）tτ=0=f(x,y,z)第36页，共77页，星期日，2025年，2月5日边界条件有三类b已知边界上的热流密度qWt1t2twqw=0tw=f(x,y,z,τ)特例：壁温为常数tw=const。a已知边界上的温度第37页，共77页，星期日，2025年，2月5日c壁面与流体相接触t1t2tf1tf2第38页，共77页，星期日，2025年，2月5日思考题：1、三种边界条件可以有多少不同的组合。2、哪一种组合是不存在的。第39页，共77页，星期日，2025年，2月5日一、平壁的一维稳态导热（1）壁面等温已知有一平壁（如右图所示），导热系数为λ，且为常数，二壁温为t1和t2（t1t2），壁面截面积为A，厚为δ，无内热源。求（1）温度分布；（2）热流量Φ(q)t1t2txδ第三节一维稳态导热1单层平壁第40页，共77页，星期日，2025年，2月5日方法一：利用导热微分方程式第41页，共77页，星期日，2025年，2月5日第42页，共