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工程传热学复习笔记-热传导(一)
点击次数:76 更新时间:2023-11-03

  本复习笔记只是总结(也不算。),粗略过一下

  经典分析方法:物理模型-数学表达-分析求解

  两大方程:能量守恒,傅里叶定律

  1.

  温度场:稳态温度场(对时间偏导数为零); 非稳态温度场

  对于连续介质,等温线要么形成一条封闭的曲线,要么终止于物体表面。

  2.

  傅里叶定律

  热流密度也是矢量。

  热流密度方向与等温线正交。

  各向异性的傅里叶导热定律。

  热扰动以无限大的速度传播的修正:

  深冷

  热负荷急剧变化

  1.

  导热系数(是物性参数)

  导热系数的测定:有实验()

  导热的微观机理:

  气体:分子的不规则热运动

  固体:自由电子热运动或晶格振动

  液体:

  导热系数的影响因素:物质种类,温度、压力

  2.

  导热微分方程(由能量守恒与傅里叶定律推导出)

  假设条件: 各向同性的连续介质

  具有内热源

  热导率、比热容、密度均已知

  导入热量:

  其他方向同理。导出热量:

  其他方向同理。

  注: 用泰勒级数展开

  单位时间内能增量:

  微元体内热源的生成热为:

  *后得到:

  a 称为热扩散率。反映了导热过程中材料的导热能力( l )与沿途物质储热能力( r c )之间的关系.

  推导:泰勒级数展开,热流密度为连续函数

  3.

  定解条件:

  几何、物理、初始、边界

  非稳态;初始条件

  边界条件:

  定壁温:

  tw = f(x, y,z,τ)

  定热流

  qw = f(x, y,z,τ)

  对流边界:转化为**类与第二类边界条件

  以上都是线性边界条件

  什么是非线性边界条件?

  导热过程的完整描述:导热微分方程,定解条件

  1.

  通过平壁的导热

  简化依据:平壁的长度和宽度都远大于其厚度,因而平板两侧保持均匀边界条件的稳态导热

  导热微分方程的简化,边界条件确定

  N层平壁:温差, 热阻

  考虑导热系数的线性变化:

  直接由公式 λ=λ0(1+bt)比较高温区与低温区的导热系数。

  接触热阻:

  高热流密度不能略

  影响因素:

  粗糙度、硬度、压力

  2.

  通过圆筒壁的导热·

  导热微分方程(柱坐标):

  条件:圆筒长度比半径大得多简化后:

  边界条件:

  热量表达式:

  实际温度分布:

  由内向外:传热面积增大,传热量不变。温度变化变缓。

  3. 通过球壁的导热

  热阻表达式:

  1. 具有内热源的平壁

  微分方程:

  边界条件:

  得温度分布:

  2. 有内热源的圆柱体

  微分方程:

  温度分布:

  肋片强化传热的原因:

  1. 增加对流换热面积

  2. 破环对流边界层

  肋片导热的推导:

  1. 假定条件:

  (1). 宽度方向很长,取单位宽度l = 1

  ( 2 ). , h都为常数

  (3). 导热热阻<< 1 / h,保证肋片温度只沿高度变化

  2. 推导过程:

  由能量守恒:

  -截面面积

  -截面周长

  联立得:

  定义:

  得微分方程:

  通解为:

  由边界条件:

  得温度分布:

  = H 时:

  肋效率:

  等截面直肋肋效率:

  影响肋效率的因素:

  1. 导热系数, 越大,肋效率越高

  2. 肋高H,H越大,肋效率越低

  3. 肋片厚度,越大

  4. 表面传热系数h, h越大,肋效率越小

  注意:

  1. 肋端绝热,不是绝热可以采用等效肋高

  2. Bi<0.05时, 误差小于1%,若是短直肋,采用数值计算的方法