1、1、傳熱Heat Transfer，第4章傳熱的理論基礎(chǔ)和訂正，第2、4章傳熱的理論基礎(chǔ)和訂正，4-1傳熱的基本概念和法則4-2傳熱差分方程4-3初期條件和邊界條件4-4熱擴(kuò)散速率4-5一維度定常傳熱4-6通過翅片的傳熱分析三次元定常溫度場：一維度定常溫度場3360，5，2 .等溫面、6，等溫線：與各等溫面在平面上相交，在該平面上得到等溫線克拉克星空衛(wèi)視，等溫面和等溫線的特征： (1)溫度不同的等溫面或等溫線不相互相交，(2)在連續(xù)的溫度場中等溫面或等溫線不停止，或者在物體中完全閉合的曲面(曲線，7，等溫線的物理意義：等溫線的疏密不同圖中用等溫線表示溫度場的例子。8、2、熱傳導(dǎo)的基本法則、1、

2、傅里葉法則定義為：在熱傳導(dǎo)現(xiàn)象中，單位時間內(nèi)通過單位截面積的熱傳導(dǎo)量與垂直于截面方向的溫度變化率成比例，熱傳導(dǎo)的方向與溫度上升的方向相反。 數(shù)學(xué)式：負(fù)符號表示熱傳遞方向溫度下降的方向，9，(負(fù)符號表示熱傳遞方向與溫度上升的方向相反)，傅里葉法則用熱流密度表示：熱流密度(每單位時間的單位面積的熱流量)物體溫度在x軸方向的變化率，10，2 .溫度梯度(。 指通過此點(diǎn)等溫線上的法線單位矢量的、溫度上升的方向是熱流密度矢量。式中：11、熱流線：熱流線是到達(dá)等溫線的垂直曲線的定徑套，通過平面上任意點(diǎn)的熱流線與該點(diǎn)的熱流密度矢量相接。 熱流密度矢量與熱流線的關(guān)系：在相鄰的兩個熱流線之間傳遞的熱流密度矢量在

3、哪里都相等，構(gòu)成熱流通路。 3、溫度梯度與熱流密度矢量之間的關(guān)系12、3，熱傳導(dǎo)率定義為：熱傳導(dǎo)率與單位溫度梯度每單位時間通過單位面積的熱量數(shù)值相等。 w/(mk )、導(dǎo)熱率：物性參數(shù).導(dǎo)熱率的數(shù)值取決于物質(zhì)的種類和溫度等因素。 13、物質(zhì)熱傳導(dǎo)性能比較：保溫材料：熱傳導(dǎo)率小的材料稱為保溫材料。 國家標(biāo)準(zhǔn)：平均溫度在350以下的導(dǎo)熱率在0.12w/(m.k )以下的材料稱為保溫材料。 14、同一物質(zhì)的熱傳導(dǎo)率也根據(jù)其狀態(tài)殘奧表而變化，所以熱傳導(dǎo)率是溫度和壓力的函數(shù)。 一般來說，熱傳導(dǎo)率只被視為溫度的函數(shù)，而且在某溫度范圍內(nèi)可以用線性關(guān)系記述，根據(jù)15、4-2熱傳導(dǎo)差分方程、一維度熱傳導(dǎo)問題：傅

4、里葉定律積分，得到用兩側(cè)溫度差表示的熱傳導(dǎo)量。 多維熱傳導(dǎo)問題：首先得到溫度場的分布函數(shù)，然后根據(jù)傅里葉定律求出空間各點(diǎn)的熱流密度矢量。16、定義：根據(jù)能量守恒定律和傅里葉定律，建立熱傳導(dǎo)物體中溫度場應(yīng)滿足的方程，稱為熱傳導(dǎo)差分方程。 熱傳導(dǎo)差分方程的公式：熱傳導(dǎo)差分方程的導(dǎo)出假定熱傳導(dǎo)物體是各向同性的。熱傳導(dǎo)差分方程、理論基礎(chǔ)：能量守恒定律和傅里葉定律，17、熱傳導(dǎo)差分方程可分解為通過空間任意點(diǎn)的任意方向的熱流量，也可以分解為x，y，z坐標(biāo)方向的分布熱流量。18、導(dǎo)熱差分方程為通過x、y、z三個微小區(qū)表面引入到整個微小區(qū)中的熱流量： x、y、z的校正運(yùn)算。 根據(jù)傅立葉定律，19、導(dǎo)熱差分方程

5、從三個微小區(qū)表面(x dx、y dy和z dz )得到微小區(qū)的熱流量x dx、y dy和z dz的校正。根據(jù)傅里葉規(guī)則，20、熱傳導(dǎo)差分方程對于任何一個微元件都根據(jù)能量守恒規(guī)則，導(dǎo)入微元件的總熱流量微元件內(nèi)熱源的生成熱=微元件的總熱流量微元件熱力學(xué)能量(內(nèi)能量)的增量(c )、21 把引入了微元件的總熱流量微元件的總熱流量、導(dǎo)熱差分方程、23，以上各項(xiàng)代入熱平衡關(guān)系式，加以整理：這是笛卡爾坐標(biāo)系中三次元非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱差分方程的一般公式。 物理意義：物體溫度的時間與空間變化的關(guān)系。 導(dǎo)熱差分方程，24，1 )對上式化簡并性：導(dǎo)熱率稱為常數(shù)，式中，熱擴(kuò)散速率。 導(dǎo)熱率為常數(shù)，無內(nèi)熱源(傅里葉方程式)，

6、導(dǎo)熱差分方程，25，導(dǎo)熱差分方程，導(dǎo)熱率為常數(shù)，穩(wěn)態(tài)(泊松方程)，導(dǎo)熱率為常數(shù)，穩(wěn)態(tài)，無內(nèi)熱源(拉普拉斯方程)，26，導(dǎo)熱差分方程(2)等號的左側(cè)為每單位時間的微小元件熱力學(xué)能的增量(非穩(wěn)態(tài)項(xiàng)) (3) 等號右邊的前三項(xiàng)之和是通過界面的熱傳導(dǎo)使微分源體每單位時間增加的能量(擴(kuò)散項(xiàng))，(4)等號右邊的最后一項(xiàng)是源項(xiàng)，(5)某坐標(biāo)方向的溫度變化，如果該方向的凈導(dǎo)熱量為零，則對應(yīng)的擴(kuò)散項(xiàng)從熱傳導(dǎo)差分方程消失、28、熱傳導(dǎo)過程的一值性條件：對于特定的熱傳導(dǎo)過程，必須得到滿足該過程的唯一解，一值性條件：確定唯一解的追加說明條件，一值性條件包括4項(xiàng)：幾何、物理、時間、邊界、完全數(shù)學(xué)說明：熱傳導(dǎo)差分方程的一

7、值性條件，4厚度、直徑等，熱傳導(dǎo)體的幾何形狀和大小例如，說明物性參數(shù)l、c和r的數(shù)值、是否隨溫度變化的內(nèi)部熱源的有無、大小、分布的有無各向同性來說明有木有、導(dǎo)熱體的物理特征，3、時間條件、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程不需要時間條件，說明導(dǎo)熱過程在時間上進(jìn)行的特征， 應(yīng)對瞬態(tài)熱傳導(dǎo)過程在過程開始時刻給出熱傳導(dǎo)體內(nèi)的溫度分布，時間條件描述了反映熱傳導(dǎo)體邊界通過過程與周圍環(huán)境相互作用的條件的特點(diǎn)，也稱為初始條件、(Initial conditions )、邊界條件，邊界條件一般為第一類、第二類、第三類邊界條件、(Boundary conditions ) 對于瞬態(tài)熱傳導(dǎo)，這些邊界條件要求提供(2)限定邊界上的熱流密

8、度值的被稱為第二類邊界條件的關(guān)系式。 對于瞬態(tài)熱傳導(dǎo)，此類邊界條件要求給出以下關(guān)系表達(dá)式： (3)定義邊界上物體與周圍流體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和周圍流體的溫度，稱為第三類邊界條件。 第三類邊界條件是，如果物性參數(shù)l、c和r都是常數(shù)，則熱擴(kuò)散速率反映熱傳導(dǎo)過程中材料的熱傳導(dǎo)能力(l )和沿途物質(zhì)蓄熱能力(r c )的關(guān)系，當(dāng)值大即l值大或r c值小，物體的某部分得到熱時， 對表示該熱量波及物體整體的物體內(nèi)各部分的溫度有均勻傾向的能力，4-4熱擴(kuò)散速率：33，一維度，穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)物性，沒有內(nèi)熱源的情況下，平板和圓柱內(nèi)的熱傳導(dǎo)進(jìn)行考察。一、單層平壁的導(dǎo)熱，幾何條件：單層平板，物理?xiàng)l件：c，無常數(shù)內(nèi)熱源，

9、時間條件：穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，邊界條件：第一類，4-5一維度穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，34，直接積分，得到：上述條件可以得到：第一類邊緣條件：邊界條件，線性關(guān)系，35，熱阻抗分析法37、熱阻抗分析法，第一層：第二層：第I層：38，單位：多層，第三類邊界條件，39，通過多層平壁的熱傳導(dǎo)，40，對方程式(a )進(jìn)行2次積分3360，溫度為對數(shù)曲線分布，42，圓筒壁內(nèi)溫度分布：43，圓筒壁內(nèi)部的熱流密度和熱流分布：在本例中為穩(wěn)定態(tài)長度為l的圓筒壁的導(dǎo)熱電阻，44，4，n層圓筒壁，由不同材料制成的多層圓筒壁，其導(dǎo)熱產(chǎn)水量可以用總溫度差和總熱阻抗來計(jì)算，45，單層圓筒壁，第三類邊界條件，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，單位長圓筒壁導(dǎo)熱過程的熱阻抗mK

10、/W，46此時，一維度Fourier定律：5 其他解決變面積或變導(dǎo)熱率問題、導(dǎo)熱問題的主要方法分為兩個階段：求解導(dǎo)熱差分方程，根據(jù)得到溫度場的Fourier定律和得到的溫度場修正熱流量，48，在溫度呈線性分布時，即分離變量進(jìn)行積分的矩形直肋和溫度為t0， 且t0 t片和環(huán)境的表面導(dǎo)熱率為h. l，h和Ac不變(Ac-截面積)是眾所周知的：溫度場t和熱流量f，6，片的導(dǎo)熱、分析：嚴(yán)格來說片的溫度場是三次元，但三維問題比較復(fù)雜，因此在忽略次要因素的基礎(chǔ)上簡化： a寬l d且翅片寬度方向溫度均勻b 1大，d H，可以認(rèn)為溫度在厚度方向上均勻邊界：翅片根：第一類； 引入了肋端：絕熱環(huán)境：對流換熱、51、能量守恒：Fourier定律：Newton蒸發(fā)制冷公式：52、導(dǎo)熱差分方程：混合邊界條件：剩馀溫度。 方程的解對一般工程修正計(jì)算是準(zhǔn)確的，尤其是高而薄的翅片，在應(yīng)用邊界條件時，最終得到等截面內(nèi)的過剩溫度分布：54，穩(wěn)態(tài)條件下的翅片表面