非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解法-資料下載頁(yè)
2025-05-05 22:44本頁(yè)面
【正文】 。 畢渥數(shù)為 )W / ( )W / ( m3002?????? ??hBi傅里葉數(shù)為 ? ? s6040/2252 ?????? ???aFo查圖可得 m0?? ?? ?? ?m0 0 . 3 2 0 . 3 2 2 0 C 1 0 0 0 C 1 0 0 0 C 6 8 6t t t tC??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?53 )J / ( k g470k g / m7 7 9 0K)W / ( ????????pca ? ?鋼材的熱擴(kuò)散率為 0m0m ??????tttt??一壁厚 40mm，直徑 1m的鋼制輸油管 (AISI1010)。管道外壁有很厚的隔熱層。在輸油前，管壁處于 20℃ 的均勻溫度，流動(dòng)開(kāi)始時(shí)用泵使 60℃ 的熱油通過(guò)管道，在管內(nèi)壁，形成相當(dāng)于 h=500W/mK的對(duì)流條件。 8min后， Fo， Bi值？ ，覆蓋了隔熱層的管子外壁溫度？ ，油對(duì)管壁傳熱的熱流？ 8min時(shí)間內(nèi)，熱油傳給每 m長(zhǎng)管道的能量？ ? ? )/(,/434,/7832300260203 KmWKkgJcmkgKT??????????? 2??????????aFohBi解： AIAI1010鋼 管壁厚度遠(yuǎn)小于管道直徑，管壁可近似為平壁 (1)特征長(zhǎng)度取壁厚 0??? m ? ? ℃ in8,0 ?t]m in )8,([m in )8,( ??? tthq ???m?? 0?mm????? ? 20 / i n )8,( mWtthhq ???? ???(2)由于 Bi，故不可采用集總參數(shù)法； FO，可用一維分析解的簡(jiǎn)化形式，求絕熱表面的溫度 查圖 37 (3)在 x=δ 處 查圖 38 0?mkJdc / 00 ??? ????(4)油傳給每米管道能量能量 查圖 39 167。 半無(wú)限大物體非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 x=0界面開(kāi)始，可向正向及上下方向無(wú)限延伸，而在每個(gè)與 x坐標(biāo)垂直的截面上物體溫度相等。 處理非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱初始階段問(wèn)題的方法 第一類(lèi)：邊界溫度突然升至 tw，并保持恒定； 第二類(lèi)：邊界受到恒定熱流密度加熱； 第三類(lèi)：受到溫度為 t∞ 的流體加熱。 ，三種邊界條件之一，000022???????????xttxttxtat??完整的數(shù)學(xué)描述 )4(24002?????axe r fdyaxye ?? ??第一類(lèi)： 第二類(lèi)： )4()4e x p (2),( 0200???????axe r f cxqaxaqtxt ????第三類(lèi)： )4()e x p()4(),(2200???????? ahaxe r f cahhxaxe r f ctttxt???????誤差函數(shù)： ????????? ? 1)(1)(2)(02xe r fxxe r fxdvexe r f x v有限大小時(shí)，?以第一類(lèi)邊界條件為例，對(duì)分析解進(jìn)行討論 無(wú)量綱坐標(biāo) ?? ?? ax4 )(0??? e r f?η 物理意義 ？ )4(2 4002???? ?axe r fdyax ye ?? ? ?)2(240 ?????????e r fax)(0??? e r f?η≥ 2時(shí)， x處溫度仍為 t0 無(wú)量綱過(guò)余溫度變化小于 % ① 幾何位臵 若 對(duì)一原為 2δ 的平板，若 ② 時(shí)間 若 惰性時(shí)間 局部 Fo數(shù) ?? ax 42 ????? a4?ax1622??? ?? ??xa ?則均可作為半無(wú)限大物體來(lái)處理 以第一類(lèi)邊界條件為例，導(dǎo)出 [0~τ]時(shí)刻物體與外界換熱量 2401 x axq x a e??? ? ?????? ? ? ??任意截面 x處熱流密度： 令 x=0即得邊界面上的熱流量 0wq a??????)4(2 4002???? ?axe r fdyax ye ?? ? ?[0,?]內(nèi)累計(jì)傳熱量 00 2 ?????? ???? ? cdzqQw 吸熱系數(shù) 吸熱系數(shù)表征了物體向其接觸的高溫物體的吸熱能力 銅和混凝土在溫度為 23℃ 的房間中已經(jīng)放臵很久。用手分別接觸這兩種材料，問(wèn)哪一塊材料使人感覺(jué)更涼 ?假定材料可當(dāng)作半無(wú)限大物體，人手的溫度為 37℃ 。 手指的感覺(jué)與其感受到的熱流密度有關(guān) ??????? 00 ttcattq www???? ? ?? ?混凝土 銅混凝土 銅 ccqqww?????? ? )/(385,/8933KmW/401 3 KkgJcmkg ????? ?? ，? ? )/(880,/2300KmW/ 3 KkgJcmkg ????? ?? ，?混凝土銅wwqq溫度為 23℃ 時(shí)，銅和混凝土的物性： 銅： 混凝土： 即銅塊上的熱流是混凝土上熱流的 20多倍， 因此，人手的感覺(jué)是銅塊要比混凝土涼 2. Bi準(zhǔn)則對(duì)溫度分布的影響 Bi （ Bi=h? /? ） 表征了給定導(dǎo)熱系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱熱阻與其和環(huán)境之間的換熱熱阻的對(duì)比關(guān)系 。 當(dāng) Bi?? 時(shí)，意味著表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h ?? ，對(duì)流換熱熱阻趨于 0。平壁的表面溫度幾乎從冷卻過(guò)程一開(kāi)始，就立刻降到流體溫度 t? 。 當(dāng) Bi?0時(shí)，意味著物體的熱導(dǎo)率很大、導(dǎo)熱熱阻 ? 0（ Bi= h?/? ）。物體內(nèi)的溫度分布趨于均勻一致。 可用集總參數(shù)法求解 . 2Fo ??a?傅里葉準(zhǔn)則 Fo： 稱(chēng)之為傅里葉準(zhǔn)則或傅里葉數(shù)， 表征了給定導(dǎo)熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能與其貯熱（貯存熱能）性能的對(duì)比關(guān)系 ，是給定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征量。 內(nèi)能的變化率體積為的導(dǎo)熱量面積厚為通過(guò)32322????????????????tctaFo答：紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)小 ， 以致 Bi較大 ， 即在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱現(xiàn)象中 ， 內(nèi)部熱阻較大 ， 當(dāng)一塊被燒至高溫的紅磚被迅速投入一桶冷水中后 ， 其內(nèi)部溫差較大 ， 從而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力 ， 則紅磚會(huì)自行破裂 。 【 例 】 一塊被燒至高溫 (超過(guò) 400℃) 的紅磚，迅速投入一桶冷水中，紅磚自行破裂，而鐵塊則不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。試解釋其原因。 ，三種邊界條件之一，000022???????????xttxttxtat??引入 過(guò)余溫度 : wtt ???以第一類(lèi)邊界條件為例進(jìn)行分析 0,0 ???? wttx ?解的應(yīng)用范圍 教材中的諾謨圖及擬合函數(shù)僅適用恒溫介質(zhì)的第三類(lèi)邊界條件或第一類(lèi)邊界條件的加熱及冷卻過(guò)程，并且 F0
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