热工学基础 教学课件 作者 刘春泽传热第十章.ppt

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1、第十章稳态导热通过平壁的导热通过圆桶的导热通过肋壁的导热接触热绝缘悉数主要内容：10.1通过平壁的导热1单层平壁的导热oxa几何条件：单层平板；b物理条件：、c、已知；无内热源c时间条件：d边界条件：第一类xot1tt2直接积分，得：根据上面的条件可得：第一类边条：控制方程边界条件带入边界条件：带入Fourier定律线性分布热阻分析法适用于一维、稳态、无内热源的情况2多层平壁的导热t1t2t3t4t1t2t3t4三层平壁的稳态导热多层平壁：由几层不同材料组成例：房屋的墙壁—白灰内层、水泥沙浆层、红砖（青砖）主体层等组成假设各层之间接触良好，可以近似地认为接合面上各处的温度相等边界条件

2、：热阻：由热阻分析法：问：现在已经知道了q，如何计算其中第i层的右侧壁温？第一层：第二层：第i层：单位：tf1t2t3tf2t1t2t3t2三层平壁的稳态导热h1h2tf2tf13复合壁的导热由于组成材料的导热系数不同，所以沿整个墙壁热流的分布是不均匀的由几层不同材料组成。复合壁的温度场是二维的甚至是三维的。当组成复合平壁的各种不同材料的导热系数相差不是很大时，仍然可以近似地当作一维导热问题处理。复合壁的特点：：复合平壁两侧表面的总温度差复合平壁的导热量计算：复合平壁复合平壁的总导热热阻空心砖三层复合壁总导热热阻==1单层圆筒壁的导热一维、稳态、无内热源、常物性：第一类边界条件：(a)假设单管

3、长度为l，圆筒壁的外半径小于长度的1/10。10.2通过圆筒壁的导热对上述方程(a)积分两次:第一次积分第二次积分应用边界条件获得两个系数将系数带入第二次积分结果显然，温度呈对数曲线分布下面来看一下圆筒壁内部的热流密度和热流分布情况长度为l的圆筒壁的导热热阻虽然是稳态情况，但热流密度q与半径r成反比！由不同材料构成的多层圆筒壁，其导热热流量可按总温差和总热阻计算通过单位长度圆筒壁的热流量2多层圆筒壁导热在一些换热设备中，在换热面上加装肋片是增大换热量的重要手段肋壁：直肋、环肋；等截面、变截面10.3通过肋壁的导热1等截面直肋的稳态导热l已知：矩形直肋肋根温度为t0，且t0>t肋片与环境的表

4、面传热系数为h.，h和Ac均保持不变求：温度场t和热流量分析：严格地说，肋片中的温度场是三维、稳态、无内热源、常物性、第三类边条的导热问题。但由于三维问题比较复杂，故此，在忽略次要因素的基础上，将问题简化为一维问题。简化：a宽度b>>andH肋片长度方向温度均匀b=1b大、<

5、的温度分布：双曲余弦函数双曲正切函数双曲正弦函数稳态条件下肋片表面的散热量=通过肋基导入肋片的热量肋端过余温度：即x＝H几点说明：(1)上述推导中忽略了肋端的散热（认为肋端绝热）。对于一般工程计算，尤其高而薄的肋片，足够精确。若必须考虑肋端散热，取：Hc=H+/2(2)上述分析近似认为肋片温度场为一维。当Bi=h/0.05时，误差小于1%。对于短而厚的肋片，二维温度场，上述算式不适用；实际上，肋片表面上表面传热系数h不是均匀一致的—数值计算为了从散热的角度评价加装肋片后换热效果，引进肋片效率2、肋片效率肋片的纵截面积可见，与参量有关，其关系曲线如图2－14所示。这样，矩形直肋的散热量

6、可以不用(2-38)计算，而直接用图2－14查出然后，散热量影响肋片效率的因素：肋片材料的热导率、肋片表面与周围介质之间的表面传热系数h、肋片的几何形状和尺寸（P、A、H）为了减轻肋片重量、节省材料，并保持散热量基本不变，需要采用变截面肋片，环肋及三角形截面直肋是其中的两种。对于变截面肋片来讲，由于从导热微分方程求得的肋片散热量计算公式相当复杂，因此，人们仿照等截面直肋。利用肋片效率曲线来计算方便多了，下图分别给出了三角形直肋和矩形剖面环肋的效率曲线。3、通过环肋及三角形截面直肋的导热实际固体表面不是理想平整的，所以两固体表面直接接触的界面容易出现点接触，或者只是部分的而不是完全的和平整的面

7、接触——给导热带来额外的热阻当界面上的空隙中充满导热系数远小于固体的气体时，接触热阻的影响更突出——接触热阻当两固体壁具有温差时，接合处的热传递机理为接触点间的固体导热和间隙中的空气导热，对流和辐射的影响一般不大10.4接触热绝缘系数（1）当热流量不变时，接触热阻rc较大时，必然在界面上产生较大温差（2）当温差不变时，热流量必然随着接触热阻rc的增大而下降（3）即使接触热阻rc不是很大，若热流量很