《传热学》第二讲20130314

2.对流换热：复习或3.黑体四次方定律：1.一维稳态无限大平板（平壁）：或qtw1

tw2

qtw

tf

2/3/202314.传热方程：5.注意问题：※热物性参数：物体的导热系数λ及表面发射率ε。※非热物性参数：表面传热系数h及传热系数K。※热量传递的三种方式为：导热（热传导）、对流（热对流）和热辐射。而对流传热与辐射传热不是三种方式之一。※热阻分析法只适用于稳态分析，对于非稳态及有内热源的导热问题分析，由于温度在不停变化，不能用热阻分析法。2/3/20232例1-4对一台氟利昂冷凝器的传热过程作初步测算得到：管内水的对流传热表面传热系数h1=8700W/（m2*K），管外氟利昂蒸气凝结换热表面传热系数h2=1800W/(m2*K),换热管子壁厚δ=1.5mm.管子铜的导热系数λ=383W/(m*K)。试计算三个环节的热阻及冷凝器的总传热系数。欲增强传热应从哪个环节入手？2/3/20233ld,水氟利昂ld,解：稳态过程，延壁厚方向简化处理。三个环节单位面积热阻分别为：水侧换热面积热阻：管壁导热面积热阻：氟利昂凝结面积热阻：总传热系数：氟利昂侧热阻占82.4%，应从热阻最大的一侧来强化传热。而削弱传热则要从热阻最小的一侧来入手。2/3/20234第二章导热基本定律及稳态导热§1导热基本定律一、温度场某时刻物体中各点温度分布的总称。1.定义：2.等温面和等温线：等温面：同一时刻温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。等温线：在任何一个二维截面上等温面表现为等温线。2/3/20235(1)温度不同的等温面或等温线彼此不能相交。等温面与等温线的特点：(2)在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止于物体的边界上。（3）等温面上没有温差，不会有热量传递。（4）不同的等温面之间，有温差，有热量传递。2/3/202363.温度梯度：沿等温面法线方向上的温度增量与法向距离比值的极限.二、导热基本定律（傅利叶定律）单位时间内通过单位面积所传导的热量，正比于当地垂直于截面方向上的温度变化率。直角坐标系下注：温度梯度是向量；正向朝着温度增加的方向2/3/20237三、导热系数定义式工程测量※各向异性材料:※实验测定查表其导热系数随方向而变化※影响热导率的因素：不同物质热导率的差异：构造差别、导热机理不同。物质的种类、材料成分、温度、湿度、压力、密度等。※保温材料：国家标准规定，温度低于350℃时热导率小于

0.12W/(mK)的材料（绝热材料）。2/3/20238§2导热微分方程导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热=导出微元体的总热流量+微元体热力学能（即内能）的增量1.导入微元体的总热流量一、直角坐标系导热微分方程的形式2/3/202392.导出微元体的总热流量2/3/2023103.微元体内热源生成热为单位时间内单位体积中内热源的生成热。

4.微元体热力学能的增量、

及c各为微元体的密度、时间及比热容三维直角坐标系非稳态有内热源的导热微分方程2/3/202311※为常数时※为常数且无内热源时※为常数、无内热源、稳态时热扩散率（导温系数），热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向于均匀一致的能力2/3/202312二、圆柱坐标系导热微分方程的形式圆柱坐标系（r,,z）2/3/202313三、球坐标系导热微分方程的形式球坐标系（r,，）2/3/202314四、定解条件1.初始条件2.边界条件第一类边界条件：给定壁面温度第二类边界条件：给定壁面热流密度第三类边界条件：对流换热条件辐射边界条件：其它边界界面连续条件：2/3/202315五、求解步骤1.建模2.导热微分方程的简化4.设定定解条件5.求解温度分布公式（特解）6.代入导热基本定律中求解热流量或热流密度3.求解微分方程，得出温度分布的通解2/3/202316※反映了导热过程中材料的导热能力（）与沿途物质储热能力（

c）之间的关系。※表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向于均匀一致的能力。