《传热学》电子课件

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1、《《传《传传热传热热学热学学》学》》电子课件》电子课件上海电力学院能源与环境工程学院工程热物理学科第第333333章章非稳态热传导非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念§§3.23.2零维问题的分析法---集中参数法-集中参数法§§3.33.3典型一维物体非稳态导热的分析解§§3.43.4半无限大物体的非稳态导热§§3.53.5简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念一、非稳态导热1.产生的条件边界条件的改变是引起非稳态导热的原因。。。2.定义物体的温度随时间而变化的导热过程。。。t=f

2、(,xyz,,)t3.分类非周期性非稳态导热（（（瞬态非稳态导热（瞬态非稳态导热）））物体温度随时间推移逐渐趋近恒定值周期性非稳态导热物体温度随时间周期性的变化第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念一、非稳态导热4.非稳态导热过程分析dt4t1t3t2t1t0t0第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念一、非稳态导热5.非稳态导热过程的两个阶段导热过程的三个阶段:非正规状况阶段（（起始阶段（起始阶段）、正规状况阶段、、新的稳态、新的稳态非正规状况阶段:温度分布主要受初始温度分布控制正规状况阶段:温度分

3、布主要取决于边界条件及物性dt4t1t3t2t1t0t0第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念一、非稳态导热6.导热量的特点ΦΦΦΦ1ΦΦΦΦ2由于物体各处本身温度的变化要积聚或消耗热量，，，非稳态导热过，非稳态导热过ΦΦΦΦ1－－板左侧导入的热流量程中在与热流方向相垂直的不同截ΦΦΦΦ2－－板右侧导出的热流量面上热流量处处不等。。。第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念二二、二、、非稳态导热的研究内容、非稳态导热的研究内容1.研究内容温度分布和热流量分布随时间和空间的变化规律t=f(x,y,z,t

4、;)Φ=f(t)2.数学模型¶t¶¶t¶¶t¶¶tɺrc=(l)+(l)+(l)+F¶t¶x¶x¶y¶y¶z¶z解的唯一性定律初始条件边界条件第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念三、毕渥数第三类边界条件是非稳态导热过程中常见的边界条件。。。1.1.1.温度变化特性与边界条件参数的关系1.温度变化特性与边界条件参数的关系t如图所示，，，存在两个换热环节，存在两个换热环节，，，2ddda.流体与物体表面的对流换热环节ththf，，，f，，，外部的对流热阻r=1hhb.物体内部的导热环节0xtqtqmwtfr=dl内部

5、的导热热阻lrrlh第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念三、毕渥数1.1.1.温度变化特性与边界条件参数的关系1.温度变化特性与边界条件参数的关系(1)1hdl与数值相当≪dl(2)dl≪1h(3)1h可以忽略对流换热热阻可以忽略导热热阻两个热阻均不可以忽略第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念三、毕渥数2.2.2.毕渥数2.毕渥数以上分析表明，，，两个热阻的相对大小对于物体中非稳态导，两个热阻的相对大小对于物体中非稳态导热的温度场的变化具有重要影响。。。rdldhBi=l==r1hlh准则数或特

6、征数特征长度第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.13.1非稳态导热的基本概念三、毕渥数3.3.3.毕渥数对温度分布的影响3.毕渥数对温度分布的影响Bi®¥Bi®0Bi为有限值第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.23.2零维问题的分析法零维问题的分析法--集中参数法集中参数法一、集中参数法111定义1定义忽略物体内部导热热阻、、、认为物体温度均匀一致的分析方法、认为物体温度均匀一致的分析方法。。。Bi®¥此时，，，物体的温度分布只与时间有关，物体的温度分布只与时间有关，，，与空间位置无，与空间位置无关关关，关，，，即物体温度均匀一致即物体温度均匀一致，

7、，，也称为零维问题，也称为零维问题。。。第第第3第333章章章章非稳态热传导§§3.23.2零维问题的分析法零维问题的分析法--集中参数法集中参数法一、集中参数法2.2.集中参数法的分析方法2.集中参数法的分析方法（（（1（111））））问题描述问题描述任意形状的物体，，，参数均为已知，参数均为已知。。。初始时刻物。初始时刻物体温度为t，，，将其突然置于温度恒为，将其突然置于温度恒为t<<