热工基础 秦萍9-12章复习

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1、第九章小结一、重点再现1、傅里叶定律傅里叶定律是导热的基本定律：在数值上，各向同性均质的导热物体中，通过某导热面的热流密度正比于该导热面上的温度梯度，即式中“-”号表示热流方向与温度梯度的方向相反。2、导热微分方程及定解条件概念导热微分方程是基于能量守恒定律和导热基本定律得出的。直角坐标系下，各向同性的连续均匀介质且物性参数为已知常数时，三维、有内热源、非稳态导热微分方程的一般表达式为具体情况可在上式基础上简化，如稳态导热，；无内热源，；最简单的导热微分方程是无内热源的一维稳态导热微分方程，即。导热微分方程

2、仅是对导热物体内部温度场分布规律的描述，在求解具体问题时，还必须结合反映实际导热情况特点的单值性条件，这些单值性条件即称为定解条件。定解条件包括时间条件（常用初始条件）和空间条件（边界条件），因几何条件和物理条件已在微分方程中体现。边界条件根据给定参数的不同，又可分为第I、第II和第III类边界条件。由导热微分方程及相应的定解条件，即构成了导热问题完整的数学描述，即数学模型。3、一维稳态导热、热阻通过无限大平壁、无限长圆筒壁（无内热源、第一类边界条件）的一维稳态导热计算是本章的重点之一，可以利用微分方程和边

3、界条件求解，也可以由傅立叶定律式直接积分求解。前一种方法是求解导热问题的一般方法，可用于任意导热问题的求解；而后一种方法只能求解无内热源、第一类边界条件的一维稳态导热。热阻，是根据热量传递规律与电学中欧姆定律的类比得出的，“热流相当于电流，温差相当于电位差，热阻相当于电阻。根据电阻串、并联的原理，应用热阻网络图能够使计算多层物体及复合体的导热问题变得简单。但需要特别注意的是:热阻网络分析只适用于无内热源、定壁温的一维稳态导热问题，对于其他一维稳态导热、非稳态导热及多维导热问题均不适用。4、非稳态导热、集总参

4、数法7在非稳态导热问题中，物体内的温度场不仅随空间变化，而且还是时间的函数，求解方法有集总参数法、数值解法、分析解法或诺谟图法等。集总参数法是本章非稳态导热问题的重点，使用时应注意以下几点：（1）只有满足Bi≤0.1或BiV≤0.1M条件的非稳态导热问题，才可以用集总参数法求解；（2）一般情况下，Bi≠BiV（只有无限大平壁相等）；（3）如果用Bi作为判别条件，定型尺寸L为从绝热面到对流换热表面的垂直距离（两面换热的无限大平壁：壁厚的一半；单面换热的无限大平壁：整个壁厚；无限长圆柱体和球：半径）；（4）如果

5、用BiV作为判别条件，定型尺寸L=V/A；（5）如果用式计算温度场，注意BiV和FoV中L=V/A。计算从到时刻通过物体传热表面传递的总热量Qτ用以下公式　第十章小结一、重点再现1、对流换热的基本概念、边界层对流换热是流动的流体与固体壁面间进行热交换的方式。由于边界层的存在，使得边界层的形成和发展过程对对流换热的影响很大：在层流边界层内，热流传递只能依靠导热；在过渡流及紊流边界层内，由于有层流底层存在，在层流底层也同样需要依靠导热传递热量，而在其他区域，热量传递主要通过热对流。由于对流换热过程中导热和对流共

6、同起作用，因此，对流换热不是基本的传热方式，而属于复合换热。对流换热的计算公式为牛顿冷却公式式中，A为对流换热面积，为对流换热温差，h7为对流换热系数。由于对流换热面积及对流换热温差都比较容易确定，因此，研究对流换热主要是研究对流换热系数。因此，本章的研究重点集中在如何求h上。要求了解速度边界层和热边界层的形成发展过程及其特点。2、相似理论相似理论是用来指导模型实验，并将模型实验结果推广应用于相似现象的基本理论。相似理论共包括三个定理：（1）相似性质：两个相似的现象，它们的同名相似准则数必定相等（2）相似准

7、则间的关系：（3）判别相似的条件：凡同类现象，单值性条件相似，同名的已定准则数相等，现象必定相似。根据上述相似定理，可以指导实际的模型实验，即（1）实验时，测量各相似准则中包含的全部物理量（2）将实验结果整理成准则关联式（3）将实验结果推广应用到相似的现象：在保证模型与原型现象的单值性条件相似，而且同名的已定准则相等时，就保证了模型实验与实际实验的相似性，这样在模型实验得到的准则数就可应用于实际。3、单相流体强迫对流换热由于对流换热的复杂性，很难理论求解，因此实验方法是研究对流换热的主要方法。通过相似理论指

8、导下的模型实验，可以得到各种对流换热情况下的准则方程，根据准则方程式，即可求得对流换热系数。单相流体对流换热应根据流动状态选择相应的准则实验关联式，并注意使用条件以及定性温度、定型尺寸、特征速度等的规定，因为同一现象对流换热的准则方程不是唯一的。教材例10.1就是采用了另外的管内强迫对流换热公式，以下是采用教材公式（10.17a）的计算过程，注意有些查表得到的参数不完全相同。例题1某换热器中，冷却水以2m/s的平