傳熱基本概念和定律(編輯修改稿)
2025-09-12 03:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)展 ， 已能夠把非定常熱傳導(dǎo)包含在內(nèi)彈道方程之中 ， 從而使得理論的研究更進(jìn)一步準(zhǔn)確化 。 2022/9/7 2 熱量傳遞的三種基本方式 導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)） (Conduction) 熱量傳遞的三種基本方式： 導(dǎo)熱 (熱傳導(dǎo) )、 對流 (熱對流 )和熱輻射 。 (1)定義： 指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體間直接接觸時 ， 依靠分子 、 原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象 (2)物質(zhì)的屬性： 可以在固體 、 液體 、 氣體中發(fā)生 (3)導(dǎo)熱的特點： a 必須有溫差； b 物體直接接觸； c 依靠分子 、 原子及自由電子等微觀粒子熱運動而傳遞熱量；d 在引力場下單純的導(dǎo)熱只發(fā)生在密實固體中 。 2022/9/7 (4)導(dǎo)熱的基本定律： 1822年 ， 法國數(shù)學(xué)家 Fourier: ? ?W dd xtAΦ ????????????2mW ddxtAΦq ?上式稱為 Fourier定律 ， 號稱導(dǎo)熱基本定律 ， 是一個一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 。 負(fù)號表示導(dǎo)熱方向與溫度梯度方向相反 。 其中： ?：熱流量 ， 單位時間傳遞的熱量 [W]； q：熱流密度 ， 單位時間通過單位面積傳遞的熱量； A：垂直于導(dǎo)熱方向的截面積 [m2]； ?：導(dǎo)熱系數(shù) （ 熱導(dǎo)率 ） [W/( mK)]。 圖 21 一維穩(wěn)態(tài)平板內(nèi)導(dǎo)熱 1wt2wtt 0 ? x ? dx dt Q 2022/9/7 (6) 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及其導(dǎo)熱熱阻 如圖 21所示 ， 簡化結(jié)果如圖 22所示 ， 穩(wěn)態(tài) ? q = const，于是積分 Fourier定律有： ???? 210 dd21wwttttqtxq ww????? ??(5) 導(dǎo)熱系數(shù) ? 表征材料導(dǎo)熱能力的大小 ， 是一種物性參數(shù) ， 與材料種類和溫度關(guān) 。 Q 1wt 2wt?? A??? rtttq ww ???? 21??? RtAttΦ ww ???? 21????r??? AR ? 導(dǎo)熱熱阻 單位導(dǎo)熱熱阻 圖 22 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 簡化結(jié)果 2022/9/7 例題 21 一塊厚度 δ =50 mm 的平板， 兩側(cè)表面分別維持在 .1 00,3 0021 CtCt owow ?? 試求下列條件下的熱流密度。 (1)材料為銅， λ =375 w/(mK )。 (2)材料為鋼， λ = w/(mK )。 (3)材料為鉻磚， λ = w/(mK )； (4)材料為鉻藻土磚， λ = w/(mK )。 解：參見 圖 21和 圖 22。 及一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式有： 2022/9/7 2321 ????????? wwttq鉻磚： 2221 1 0 03 0 02 4 ????????? wwttq硅藻土磚： 討論： 由計算可見 ， 由于銅與硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)的巨大差別 ， 導(dǎo)致在相同的條件下通過銅板的導(dǎo)熱量比通過硅藻土磚的導(dǎo)熱量大三個數(shù)量級 。 因而 ， 銅是熱的良導(dǎo)體 ， 而硅藻土磚則起到一定的隔熱作用 。 2621 100300375 ????????? wwttq銅： 2521 1 0 03 0 ????????? wwttq鋼： 2022/9/7 (1)定義： 流體中 （ 氣體或液體 ） 溫度不同的各部分之間 ， 由于發(fā)生相對的宏觀運動而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象 。 對流（熱對流） (Convection) (2) 對流換熱： 當(dāng)流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程 ， 他與單純的對流不同 ， 具有如下特點： a 導(dǎo)熱與熱對流同時存在 的復(fù)雜熱傳遞過
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