传热学二 (1)VIP免费

§2-1导热的基本概念和定律§2-2导热微分方程§2-3一维稳态导热§2-4伸展体的一维稳态导热第二章导热基本定律及稳态导热狗散热的方法及其散热原理现在建房子为什么提倡使用空心砖？导热换热应用实例之一:冰箱内保温层的导热问题导热换热应用实例之二:核反应堆等内热源的导热导热换热应用实例之三:工业上的导热（激光加工过程）导热换热应用实例之四:墙壁的散热§2-1导热的基本概念和定律一.温度场(Temperaturefield)二.等温面三.温度梯度(Temperaturegradient)四.导热基本定律—Fourier’sLow五.导热系数(ThermalConductivity)及导热机理一、温度场定义：某一时刻物体内各点温度分布的集合或总称。一般情况下，温度场可以表示成t=f(x,y,z,τ)其中，x,y,z——空间坐标函数τ——时间坐标函数温度分布不随时间变化，称之为稳定温度场。稳态温度下的导热称稳态导热Steady-stateconduction。用数学表达为：),,(0zyxtt==∂∂τ稳态温度场:稳态导热(Steady-stateconduction)非稳态温度场：非稳态导热（Transientconduction）一维温度场：一维导热二维温度场：二维导热三维温度场：三维导热特例：一维稳态导热0tτ∂=⇒∂0tτ∂≠⇒∂(,)tfxτ=(,,)tfxyτ=(,,,)tfxyzτ=()tfx=二.等温面与等温线定义：同一温度场中，同一时刻温度相等各点构成的面（线）称等温面（等温线）。说明：温度不同的等温（面）不能互交。在连续的温度场中,等温面(线)不会中断,它们或者是物体中完全封闭的曲面(线),或者就终止与物体的边界上。物体的温度场通常用等温面（线）表示:三、温度梯度(Temperaturegradient)等温面上没有温差，不会有热传递不同的等温面之间，有温差，有导热：定义：等温面的法线方向温度的增量与法向距离比值的极限。注意：温度梯度是向量；正向朝着温度增加的方向stnt∆∆≠∆∆说明：两相临等温面之间以法线方向的热量变化最显著,温度梯度是一个矢量，也可以表示成：因此，某处等温面（线）的疏密程度可反映温度梯度的大小．ntnnttn∂∂=∆∆=→∆lim0gradgradttttijkxyz∂∂∂=++∂∂∂方向：沿着温度升高的方向。gradtdttxdx∂==∂对于一维稳态温度场有温度降度：由于传热总是从高温到低温物体，为了便于以后的计算，定义负的温度梯度称温度降度。热流密度：单位时间单位面积上所传递的热量，不同方向上的热流密度的大小不同由定义可知,热流密度的方向与温度降度方向一致。热流线：表示热流方向的线。热流线与等温面处处正交。四.导热基本定律—Fourier定律定义：单位时间内传递的热量与温度梯度和垂直于热流密度方向的截面积的乘积成正比。设比例系数为λ，则：Q=-λ×gradt×A(w)对于单位面积而言：q=Q/A==-λ×gradt(w/m2)λ:热导率（导热系数）各向同性材料：热导率在各个方向是相同的各向异性材料：有些天然和人造材料,如:石英、木材、叠层塑料板、叠层金属板，其导热系数随方向而变化说明：1.此定律是一个向量表达式，热流体的热流密度垂直于等温面，而且向着温度降低的方向2.适用于固体、液体及气体。适用条件：（1）各向同性材料（材料中任一点的物性与方向无关）。（2）不透明的介质（玻璃除外）。五.导热系数及导热机理1.导热系数λ(Thermalconductivity)定义：λ是一个重要的热物性参数，导热率的数值等于物体中单位梯度、单位时间、通过单位面积的导热量。热导率的数值表征物质导热能力大小。影响导热系数的因素很多，比如温度、湿度、密度等等。因此工程上常用材料的λ一般由实验方法获得。)/(2cmwntnq∂∂−=λ2.导热机理三种物体状态的导热机理是不同的。在一般情况下：①λ固>λ液>λ气(0℃时λ冰=2.22w/m℃,λ水=0.55w/m℃,λ蒸汽=0.0183w/m℃，)②λ导>λ非导(λ纯铜=398w/m℃，λ大理石=2.7w/m℃)③λ湿>λ干④λ多孔<λ实体(1)气体的导热率(λ气体≈0.006～0.6w/m℃)气体的导热：由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递气体的压力升高时：气体的密度增大、平均自由行程减小、而两者的乘积保持不变。除非压力很低或很高,在2.67x10-3~2.0x103MPa范围内，气体的热导率基本不随压力变化。气体的温度升高时：气体分子运动速度和...