【正文】 常數(shù)值 0 x1 x )?????? tthxt （?)()( fww tthnt ????? ?① 通過單層平壁的導(dǎo)熱 o ? x t1 t t2 ????????2122 , ,0 0ttxttxdxtd?????????? Φxtxtc ?)( ???直接積分，得： 211 cxctcdxdt ????無內(nèi)熱源， λ 為常數(shù)，并 已知平壁的壁厚為 ?，兩個表面溫度分別維持均勻而恒定的溫度 t1和 t2 帶入邊界條件： ?????????12121tcttc?o ? x t1 t t2 ?????????????????????????????????)(dd1212112????????Attttqttxttxttt帶入 Fourier 定律 線性分布 ??AR ?導(dǎo)熱熱阻 ?假設(shè)各層之間接觸良好，可以近似地認(rèn)為接合面上各處的溫度相等 ② 通過多層平壁的導(dǎo)熱 qttqtr 211111???????qttr 32222?????qttr 43333?????t2 t3 t4 t1 q t1 r1 t2 r2 t3 r3 t4 多層平壁：由幾層不同材料組成 例：房屋的墻壁 — 白灰內(nèi)層 、水泥沙漿層 、 紅磚 （ 青磚 ） 主體層等組成 總熱阻為： 332211321 ?????? ?????? rrrrt2 t3 t4 t1 q 334322321121??????ttttttq??????由和分比關(guān)系 33221141?????? ＋＋ttq ??t1 r1 t2 r2 t3 r3 t4 推廣到 n層壁的情況 : ?????ni iinttq111??21221221221 1)l n ( 。c o s ??圓柱坐標(biāo)系 Φtrtrrtrrrtc???????????????????????????????????????????????????22222s i n1s i ns i n11s i n c o s 。 7 2 5 21 . 5 1 0 m 9 . 4 5 1 0 ma s a s??? ? ? ?鋁木 材 ，1 6 0 0aa ?鋁木 材?熱擴散率表征物體被加熱或冷卻時 ， 物體內(nèi)各部分溫度趨于均勻一致的能力 ， 所以 a反應(yīng)導(dǎo)熱過程 動態(tài)特性 ， 研究不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的重要物理量 (b) 無內(nèi)熱源，導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)時 ??????????????????? ?)()()( ztzytyxtxtc ?????)( 222222ztytxtat????????????(c) 常物性、穩(wěn)態(tài) 、有內(nèi)熱源 0222222??????????? ??ztytxt0222222????????? z ty tx t泊桑（ Poisson）方程 (d) 常物性、穩(wěn)態(tài)、無內(nèi)熱源 拉普拉斯（ Laplace）方程 Φztztrrtrrrtc ??????????????????????????????????????? ??????? 211(e) 圓柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系的方程 zzryrx ??? 。 cztytxtat??????????????? ?)(222222ca???a 稱為 熱擴散率 ，又叫 導(dǎo)溫系數(shù) 。為什么？ ??????????????????? ?)()()( ztzytyxtxtc ?????單位時間內(nèi)微元體的內(nèi)能增量（非穩(wěn)態(tài)項） 擴散項（導(dǎo)熱引起） 源項 導(dǎo)熱微分方程 理論基礎(chǔ)：傅里葉定律 + 能量守恒方程 ?確定導(dǎo)熱體內(nèi)的 溫度分布 是導(dǎo)熱理論的首要任務(wù) 。為什么？ 冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么有風(fēng)比無風(fēng)時感覺更冷些？ 夏季在維持 20℃ 的室內(nèi)工作，穿單衣感到舒適，而冬季在保持 22℃ 的室內(nèi)穿同樣的衣服卻感覺到很冷，為什么？ 利用同一冰箱儲存相同的物品，結(jié)霜的冰箱耗電量大還是不結(jié)霜的冰箱耗電量大？ 有人將一碗熱稀飯置于一盆涼水中進行冷卻。 解 ： 由給定條件可知，這是一個穩(wěn)態(tài)傳熱過程。K)。K) ， 冬季室外空氣溫度為tf2=10℃ , 有風(fēng)天和墻壁之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h2=20W/(m2 傳熱系數(shù)的計算 熱流體 tf1到 tw1： )( 111 wf ttAh ???111 Ahtt wf???tw1到 tw2： 1211 /)( ??? ww ttA ??1121???Att ww ??tw2到冷流體： )( 222 fw ttAh ???222 Ahtt fw???一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程 忽略熱輻射換熱，則 左側(cè)對流換熱熱阻 111AhR h ?固體的導(dǎo)熱熱阻 右側(cè)對流換熱熱阻 111AhR h ???? AR ?上面?zhèn)鳠徇^程中傳遞的熱量為： 2121212111)()(AhAAhttRRRttΦ ffhhff???????????tAkttAkΦ ff ???? )( 21傳熱系數(shù) ，是表征傳熱過程強烈程度的標(biāo)尺，不是物性參數(shù)，與過程有關(guān) 。 導(dǎo)熱 對流 輻射 對流 tkA ????傳熱過程通常由導(dǎo)熱、熱對流、熱輻射組合形成 k 為 傳熱系數(shù) ， W/( m2℃) 。 （ 2）把管道每米長度上的散熱量記為 ql 例題 )(, fwcl ttdhthdq ????? ??)/()2348(mW??????近似地取管道的表面溫度為室內(nèi)空氣溫度，于是每米長度管道外表面與室內(nèi)物體及墻壁之間的輻射為： )( 4241, TTdq rl ?? ???)/( 4])27 323()27 348[( 448mW?????????? ?討論 ： 計算結(jié)果表明 ， 對于表面溫度為幾至幾十?dāng)z氏度的一類表面的散熱問題 ， 自然對流散熱量與輻射具有相同的數(shù)量級 ， 必須同時予以考慮 。 ⑤ 對流熱阻 Thermal resistance for convection hhrthtqRthAtΦ???????? 1 )(1][ )(1 WChAR h ??][ 1 2 WCmhr h ???輻射換熱 的定義與特點 定義：物體間靠熱輻射進行的熱量傳遞 ?輻射換熱 特點： a) 不需要介質(zhì)的存在 ， 在真空中就可以傳遞能量； b) 在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換 物體熱力學(xué)能 ?電磁波能 ?物體熱力學(xué)能 c) 無論溫度高低 ， 物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能 、 相互輻射能量 例：一根水平放置的蒸汽管道 ， 其保溫層外徑 d=583 mm ， 外 表 面 實 測 平 均 溫 度 及 空 氣 溫 度 分 別為 ， 此時空氣與管道外表面間的自然對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h= W /(m2 K), 保溫層外表面的發(fā)射率 問： （ 1） 此管道散熱必須考慮哪些熱量傳遞方式； （ 2） 計算每米長度管道的總散熱量 。熱量傳遞是自然界中的一種轉(zhuǎn)移過程。)(3 98 CmW??純銅?。 熱量傳遞的基本方式 ?熱量傳遞基本方式： 熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射 ?導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率） ?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 有關(guān)?！?工程傳熱學(xué) 》 復(fù)習(xí) 傳熱學(xué)的基本任務(wù) ① 求解溫度分布 ② 計算熱量傳遞的速率 ? 系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)的過程中傳遞熱量的多少 ? 關(guān)心的是熱量傳遞的過程，即熱量傳遞的速率 水 ， M2 20oC 鐵塊 , M1 300oC ?熱力學(xué) ： tm , Q )( )。,( ?? fQzyxft ??? 傳熱學(xué)與工程熱力學(xué)的關(guān)系 熱力學(xué) + 傳熱學(xué) = 熱科學(xué) (Thermal Science) ?傳熱學(xué) : ?傳熱學(xué) 以熱力學(xué)第一定律和第二定律為基礎(chǔ)，即熱量始終從 高溫?zé)嵩?向 低溫?zé)嵩?傳遞，如果沒有能量形式的轉(zhuǎn)化，則熱量始終是守恒的。 氣體液體非金屬固體金屬???? ???。)( CmW??水?）（空氣CCmW??20 )(0 2 ??ΦtqAx??? ? ????? rtttq???? 21??? RtAttΦ???? 21? 溫壓熱流量 熱阻?這里有必要引入 熱阻 的概念。各種轉(zhuǎn)移過程有一個共同規(guī)律，就是： ? 過程的動力過程中的轉(zhuǎn)移量 過程的阻力??? AR ? 導(dǎo)熱熱阻 ??? ?r 單位導(dǎo)熱熱阻 對流換熱中邊界層的示意圖 ))(( ??? ttAΦh w ? ?K)(mW2 ?表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h —— 當(dāng)流體與壁面溫度相差 1℃時、每單位壁面面積上、單位時間內(nèi)所傳遞的熱量 ?h是表征對流換熱過程強弱的物理量 ?影響 h因素： ?流體的物性 （導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、密度、比熱容等）、 ?流動的形態(tài) （層流、紊流）、 ?流動的成因 （自然對流或強制對流）、 ?物體表面的形狀、尺寸，換熱時有無相變 （沸騰或凝結(jié)）等。 CtCt fw ?? 23,48 ????解 ： （ 1） 此管道的散熱有輻射換熱和自然對流換熱兩種方式。 當(dāng)僅考慮自然對流時，單位長度上的自然對流散熱 傳熱過程與傳熱系數(shù) 1 傳熱過程 ?熱量由熱流體通過固體壁面?zhèn)鹘o冷流體的過程 。 在數(shù)值上，傳熱系數(shù)等于冷、熱流體間溫差 =1 oC、傳熱面積 A＝ 1 m2時的熱流量值，是一個表征傳熱過程強烈程度的物理量。 ]KmW[ 2傳熱系數(shù) 21211111hh rrrhhk?????????單位熱阻或面積熱阻 基本計算關(guān)系式 (1) 導(dǎo)熱 Fourier 定律： (2) 對流換熱