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文档简介
t=ft=f(x,y,z,ttt=f(x,y,z,ttt
t
t=f(x,y,t=f(x,y,t=f(x,
t ¶¶t=¶t„t=t=f(x(onedimensionalsteadystatetemperature
Dt,¶t,¶tD D Dx lim Dt:x Dxfi D
¶tngradt:
x
导热基本定律(Fourier’slawofheatFF=-lAgradt=-lA¶t¶q=-lgradt=-l¶t¶Φ热流量(heatflow)q热流密度(heatflux)¶t¶nn温度梯度(temperatureF=F=-lA¶t¶q=-l¶t¶
gradt=¶gradt=¶t¶xi+¶yj+¶z¶¶ q=-q=-lgradt=-l¶t¶=-l¶t-l¶ -l¶tjki¶¶=qxi+yj+qz
¶q=-l¶q=-l¶¶¶ =-l¶t
¶z =-l¶z¶t tq=F
tw1-t
W/m2 d
t = =
t = grad= gradW/m ,对大多数材料,l与t呈线形关系ll0(1bt ~、 、金属l2.2--420W/m.K影响:纯金属的温度t›,掺入杂质(合金)lfl(黄铜 l值:0.07—0.7假设:物体各向同性连续介质λ,ρ,с为常数,
фy ddFin+dFV-dFout=dU ф
dф
dфydф
dфdф
dфdFin+dFV-dFin+dFV-dFout=
yF
=-l¶ydxdz
Fz=-l
xxzX方向
x+dxy+dyz+dz
=-l¶(t+¶tdx)dydz =-l¶(t+¶tdy)dxdz =-l¶(t+¶tdz)dxdy¶z ¶z =FVdxdydzdU=rc¶tdxdydz
dFindFin+dFV-dFout=
dF+F+F+Fdxdydz- +F +F
rcrc¶t=[¶(l¶t)+¶(l¶t)+¶(l¶t)]+FVa=a== l(¶2t+¶2t+¶2t)+Faa= 数值范围:油1×10-7_银2×104m2/s =a(¶2¶x+¶2¶y+¶z)FVrc==¶x+¶y+¶z2a(¶2¶xa(¶2¶x++¶y¶z)FVrc=¶2t+¶2t+¶2¶y¶z= rrj,zzx=rcosj y=rsinj, z=y rc¶t=1¶(lr¶t)+1¶(l¶t)+¶(l¶t)+F¶tr r ¶j d(rdt)=zθzθryxφ球坐标系中rqjx=rsinqcosj,y=rsinqsinj,z=rcosqrc¶t=
¶(l¶t)+
¶tr
r2sin2q¶j¶jr2sinq drdrd(r2dt)=drl¶2¶2¶2F¶trc=(++)+ ttw=f(x,y,z,ttw=consttw=const
tw(τ t(x,τt(x,τttt0Φδxtx=ttt0Φδxtx=d,tx=d=100t(t(x,τqw(τqqw=f(x,y,z,t qwqw=-l(¶t¶nw qqw=const绝热边界条件(Adiabaticqqw=(τt(x,τ(τt(x,τfh0x-l(-l(¶t =h( -twwfx=0,h1(tf1-
)=-l¶t(x,t)
ttf1tλttf1tλw1hhtw2Φtf20δxx=d,-
¶(x,¶(x,t)
=h2(tw2-tf2(τf(τft(x,τ0x t
0 t 0 t tt平壁的一tw1,tw2,且tw1>tw2
λλф
x λ0xλ0xф dxB.C x= t=x=dt=tw2t=C1x+C=t
1=-tt=ttdx00xф λdt=-tw1-tw2dx qq=-ldt=ltw1-tw2dxdQQ=-lAdt=lAtw1-tw2dxdqq=ltw1-d q=ltw1-tw2 =tw1-tw2
λфtt-tw1-tw2d
=ll
lK/
x ΦR
tqqDSRl=tw1-tw +d+
tw1A
λ λ λttw2tw3
tw4ф
δ
δ δ ΦttttqΦttttqn d
Rλ
w3Rλ w4tλtλ1λ2λ3 h1 δδ2δфxqqDtSR=t 1tf1-tfn+ d+t
tf2t
R
Rλ
RtRλ
Rλ
R
ttCλB1λt CλB1λt1B2λ t2B2λф t1Rλ
RλB1RλB2
t2Rλ
>10dtw1tw2,且tw1
tw1tt=f
tw2фr (rdt)= dr drB.C r= t=r= t=tw2t=C1lnr+C2
tw1 rdr
tw2фr =-tw1-tw2
ln2 2
2 2t=wt=w1-(tw1-w)ln(ln(r2rdrdt=drdt=-tw1-twln(r21r
rdr
фrqq=-ldt=ltw1-tw2drln(r21rq=q=ltw1-1ln(r2) tλtw1tw2фrrFF=Aq=-lAdtdr=(2prl) ltw1-twln(r21r=tw1-tw1tw1-tw1=ln(r2r1ln(d2d1
ф d tRl=1Rl=1ln(d2K/d1
2pllln(d21
ф R
d2 tFl=Fl=l=tw2plln(1d)1
ln( FF= tw1-tw in12pliln( i+1dd
tλw2λλw2λ3λλ1λrrr r4ttttttt
фrFl=i=1ntw1Fl=i=1ntw1-tw1ln( i+1did
Rλ
w3Rλ λλ λ2λфF= tf1-tf+ 1ln(di+1)1
FltFltf1-tf1n+1 1i+1)+ 0
r
tf2t
R
w3 w3λ λ λ
R
t
t
r
фr l=l0(1+bt d(ldt)= dx即是:d[l(1bt)dt
tw1
tw2 dx
tt+1bt2=-l02d- 2+t+t 2l=l=l0(1+bt)q=-ldt=-l(1+bt)dtdx dxq=l0 )[1+b d 或:q
tw1
-twd
l0(1+btmq
tw1-tw2d
=l0(1+btm =1 t λ λ λttA
ф δ
δ2δ
b>0b<0tb>0b<0tw2 λ2=0.11W/(m.K),δ2=5mm,中间石棉白云石瓦状 FDFDt=h1Atf1-tf ++1tf1 tf2Φ ,
ФФ
t∞λδ
Hx•ddx2
-F=ΦΦt∞hλФxδHlxB.C x= t=x=
dt=ФФ引入过余温度:θt
=t0-dx2ddx2d2t-F=•l肋片单位体积的散热量Φt∞hλ x δHlxΦt∞hλ x δHlx=UhqdxФФ•F Fc =Uhqdx=hUqAdx Adx F•将θFhUlAd2q=hUhUlAdx lA mΦt∞Φt∞hλФФx+dxδxdxHlx
ФФ x= ФФx= =dx
q=Cemx+Ce-mx dx=C1me
mx- me-mx2e-2
C1= emHC2= emH
+e-mHemH+e-mHemem(H-x)+e-m(H- +e-mHch[m(H-= ch(mHΦΦθ0ФxФHtθ0tθxθ∞H1 =q0ch(mH
•Negligibleheatlossfrom
θθ •Tiptemperatureθ0θ0θθ0FF=-lAdqdx=hlUAqth(mH0xh
hlUAq0th(mH)=th(mH0 hUHq mH0不锈钢实心圆杆的直径为10mm,长0.2mt0=120℃ фR Rc tw1-tw2 <
tw1-tw2
tΔt c c
R=-FBc R=-FBc„
HABCG瞬态导 = l(¶2t+¶2t+¶2t)+FtλΦtλΦrtλΦrλΦλtδδ t=t=ft=ft=ft∞t∞<t0,h。分析x‡0tf分析x‡0¶t=
tτ ττtτ ττ12τ3
£x<d,t>I. B. x=
t=t0¶t=
(0£X£d)x=d-l¶t=h(t-
- 引入过余温度:θttτtτ ττ12τ3 =
(0£x<d,t>0)B. x=
(0£X£d)x=d-l¶q=hq
- qq(x,t)=2sinqe-b2ncos(b x0bn+sinbcosnnn 特征值bn 方程tanb=Bi的根 n
qq(x,t)=t-t0-=f(Bi,Fo,xdtt=f(a,t,l,d,h,
Fo=at
t0- aFo增加时,q逐渐减小,t越接近于
Bi=hdl
Bi=hd1hd1h 1hBitτ Bitτ t01hττ12τtτ tτ0ττtττ123
tt=f
ttw=
tt=f诺模图的使用方法:
q(x,t)q(x,t)=t-t0-=f(Bi,Fo,xdqq(x,y,t)=q(x,t)q(qq(x,r,t)=q(x,t)q(r,t)qq(x,y,z,t)=q(x,t)q(y,t)
Bi=hdl物理意义:Bi hdd
l=hd
tτ t τ 1τ1
BiBifi 数法(Lumpedparameter 物体内部温度分布:tfBi=l
求解t∞ t求解-rcVdt=hA(t-t -rcVdq=hAqdtI. =t0-
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