最新第二章--稳态导热教学讲义ppt课件.ppt

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1、第二章--稳态导热1.第一类边界条件下单层平壁的导热假设；大平壁λ=常数，表面积A，厚度δ，无内热源，平壁两侧维持均匀恒定温度tw1,tw2，且tw1>tw2。确定（1）平壁内的温度分布；（2）通过此平壁的热流密度。第一节通过平壁的导热导热数学描述（导热微分方程+边界条件）求解微分方程，得通解：由边界条件，求c1，c2：对于一维稳态导热问题，因为热流密度是常数，可由傅里叶定律分离变量并按相应的边界条件积分得到整理该方法仅适用于一维稳态导热问题。2.第一类边界条件下多层平壁的导热多层壁：由几层不同材料叠在一起组成的复合壁。通过三层平壁的热流密度：求解：按照热阻串联相加原则。整理为：

2、通过三层平壁的热流密度：通过n层平壁的热流密度:假设：厚度为δ的单层平壁，无内热源，导热系数为常数。在x=0处界面侧流体温度tf1。对流换热表面传热系数h1；在x=δ处界面侧流体温度tf2，对流换热表面传热系数h2。3.第三类边界条件下单层平壁的导热确定（1）平壁内的温度分布；（2）通过此平壁的热流密度。导热微分方程边界条件稳态导热过程，各处热流密度相同4.第三类边界条件下多层平壁的导热热流密度：思考：如何求解两侧壁面温度及夹层中间温度？面积为A时多层平壁第三类边界条件下热流密度：求解：按热阻串联相加原则。第二节通过复合平壁的导热图2-5复合平壁示例说明：复合平壁的各种不同材料导

3、热系数相差不大时可按一维导热计算，否则应按二维、三维计算。复合平壁的导热：复合平壁的导热的总热阻：当B、C、D三部分导热系数相差不大时，可以设想把A、E两层也分别划为与B、C、D相对应的三部分，形成三个并列的多层平壁。1.第一类边界条件下单层圆筒壁的导热假设；空心圆筒壁l，内外径r1,r2,且l>>d2，λ=常数，无内热源，内外表面维持均匀恒定温度tw1,tw2，且tw1>tw2。确定（1）圆筒壁的温度分布；（2）通过径向的热流量。选取坐标系为圆柱坐标。λ第三节通过圆筒壁的导热导热数学描述（导热微分方程+边界条件）求解微分方程，得通解：λ由边界条件，求c1，c2：圆筒内的温度分布

4、：λ温度梯度：圆筒壁沿r方向的热流密度：λ通过整个圆筒壁的总热流量：整个圆筒壁的导热热阻：ф单位长度圆筒壁的热流量：单位长度圆筒壁的导热热阻：2.第一类边界条件下多层圆筒壁的导热对于多层圆通壁的导热问题，可根据热阻叠加原理，求得通过多层圆筒壁的导热热流量：通过N层圆筒壁的总热流量：通过N层圆筒壁单位长度的热流量：各层之间接触面的温度亦可求出关于圆筒壁导热的几点结论:一维圆筒壁导热，壁内的温度分布成对数分布（沿径向）。圆筒壁的温度梯度沿径向变化。对稳态导热，通过圆筒壁径向热流密度不是常数，随r的增加，热流密度逐渐减小，但通过整个圆筒壁的总热流量不变。对无内热源的一维圆筒壁导热，单位

5、长度圆筒壁的热流量是相等的。对比平壁λ结论3.第三类边界条件下单层圆筒壁的导热假设：假设；空心圆筒壁l，内外径r1,r2,且l>>d2，λ=常数，无内热源，在r=r1一侧流体温度tf1。对流换热表面传热系数h1；在r=r2一侧流体温度tf2，对流换热表面传热系数h2。tf1>tf2确定（1）圆筒壁内的温度分布；（2）通过此平壁的单位长度热流量。导热微分方程：边界条件：导热数学描述（导热微分方程+边界条件）稳态导热过程中：各过程的热流量分别为：联立求解，整理得：或热阻4.第三类边界条件下多层圆筒壁的导热通过多层圆筒壁的总热流量：单位长度的热流量：5.临界热绝缘直径热流体通过管道壁和

6、保温层传给冷流体传热过程的热阻为：对应于总热阻Rl为极小值时的保温层外径称为临界绝缘直径。图2-11临界热绝缘直径第四节具有内热源的平壁导热有内热源的导热问题；电器及线圈中有电流通过时的发热；化工中的吸热放热反应；核装置中燃料元件的放射反应等。导热微分方程假设；平壁具有内热源qv，厚度为2δ两侧同时与温度为tf的流体发生对流换热，表面传热系数h。确定（1）平壁内任意位置x处的温度；（2）通过该截面处的热流密度。可只分析平壁厚度的一半把x轴原点放在墙壁中心导热的数学描述（导热微分方程+边界条件）平板中的温度分布：任一位置x处的热流密度：说明与无内热源的平壁解比较：温度分布呈抛物线分

7、布，而不是直线分布；热流密度不再是常数。给定壁面温度边界条件下，可认为h趋于无限大，而因此墙壁中温度分布为：如何增强传热？增大传热温差：减小传热热阻：扩展传热面改变表面状况改变流体的流动状况减少哪一侧热阻效果最显著？第五节通过肋壁的导热肋片(Fins)或扩展面(Extendedsurface)的形式通过肋片散热的特点：沿肋片伸展方向有导热；与肋片伸展方向垂直的方向存在肋表面与周围流体（环境）的对流及辐射传热。假设；矩形直肋,肋高l,厚度δ,宽度L,设l>>δ,面积ＡL(ＡL=L*