第三章 热量传递的基本原理VIP免费

第三章第三章热量传递的基本原理热量传递的基本原理传热学要解决的问题：传热学要解决的问题：——传热速率传热速率——系统中的温度分布系统中的温度分布——达到稳定或某个温度所需的时间达到稳定或某个温度所需的时间两类传热问题：两类传热问题：强化传热强化传热减少传热减少传热一、一、热量传递的三种基本形式热量传递的三种基本形式••11、导热、导热物体各部分之间不发生相对位移，依靠物体各部分之间不发生相对位移，依靠分子，原子及自由电子等微观粒子的热运分子，原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。动而产生的热量传递。导热机理导热机理••气体：分子热运动气体：分子热运动tt↑↑→→λλ↑↑••固体：自由电子和晶格振动固体：自由电子和晶格振动tt↑↑→→晶格振动晶格振动↑↑→→阻碍自由电子运动阻碍自由电子运动金属金属↓↓非金属非金属↑↑••液体机理不清液体机理不清••22、对流、对流••对流：是指物体各部分之间发生相对位对流：是指物体各部分之间发生相对位移，移，冷热流体相互掺混所引起的能量传递冷热流体相互掺混所引起的能量传递方式，必有方式，必有导热导热。。对流换热对流换热：：流体流过一物体表面时对流与导热联合作流体流过一物体表面时对流与导热联合作用的热量传递过程。用的热量传递过程。••辐射辐射辐射换热：辐射换热：以辐射形式传递的热量。以辐射形式传递的热量。一切物体都有辐射粒子的能力，辐射粒子具有的一切物体都有辐射粒子的能力，辐射粒子具有的能量称为能量称为辐射能辐射能。。物体通过电磁波传递能量的方式称为辐射。物体物体通过电磁波传递能量的方式称为辐射。物体会因各种原因发出辐射能，其中由于物体热的原因会因各种原因发出辐射能，其中由于物体热的原因而发出的辐射能的现象就是而发出的辐射能的现象就是热辐射热辐射。。11温度场温度场系统中某一时刻的温度分布系统中某一时刻的温度分布分分类：类：按时间按时间稳态温度场稳态温度场非稳态温度场非稳态温度场按空间按空间一维温度场一维温度场二维温度场二维温度场三维温度场三维温度场定义定义第一节第一节热传导基本定律热传导基本定律22、等温面、等温线、等温面、等温线••等温面等温面——在同一时刻，同温度各点连成的面在同一时刻，同温度各点连成的面••二维时则成为二维时则成为等温线等温线第二节第二节导热基本定律导热基本定律——傅立叶（傅立叶（FourierFourier）定律）定律ntAqAΦ∂∂−==λ傅立叶（傅立叶（FourierFourier）定律：）定律：单位时间内沿着等温单位时间内沿着等温面法线方向通过单位面积的热流量面法线方向通过单位面积的热流量qq，与温度变，与温度变化率成正比。化率成正比。ntq∂∂−=λ单位时间通过面积单位时间通过面积AA的热流量：的热流量：温度梯度温度梯度导热系数导热系数w/mw/m﹒﹒kk2.2.导热系数导热系数nntqrr∂∂−=λ单位时间，单位面积，单位负温度梯单位时间，单位面积，单位负温度梯度下的导热量。（或在单位温度梯度作用下度下的导热量。（或在单位温度梯度作用下通过物体的热流密度。）通过物体的热流密度。）••λλ固体固体>>λλ液体液体>>λλ气体气体λλ取决于物质的种类和温度取决于物质的种类和温度热绝缘（保温）材料热绝缘（保温）材料λλ<<0.2W/(m0.2W/(m..K)(50K)(50年代）年代）λλ<0.12W/(m<0.12W/(m..K)K)（（GB84GB84））cΦtatρτ&+∇=∂∂2caρλ=tat2∇=∂∂τ02=+∇cΦtaρ&02=∇t三维导热基本方程三维导热基本方程其中其中称为热扩散率称为热扩散率,,导温系数导温系数0=Φ&0=Φ&几种特殊情况几种特殊情况11、无内热源时：即、无内热源时：即则则22、稳态时、稳态时33、稳态且、稳态且则则则则上式又称为拉普拉斯方程式上式又称为拉普拉斯方程式••热扩散系数热扩散系数物体蓄热能力物体导热能力==caρλaaτ∂∂t温度变化快温度变化快扯平能力强扯平能力强故故aa是评价温度变化速度的一个指标是评价温度变化速度的一个指标••其它正交坐标其它正交坐标••柱坐标柱坐标:(cylindercoordinate):(cylindercoordinate)φcosrx=φsinry=zz=czttrrtr...