工程热力学与传热学第十章 热传导.ppt

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1、Chapter10HeatConduction传热方式与规律传导(Heatconduction)对流(Convection;Convectiveheattransfer)辐射(Radiation;Thermalradiation)我们的任务——掌握这三种传热方式的特点及其传热规律，包括两个方面内容：（1）它们在什么情况下发生？（2）传递了多少热量？空气（25℃）热水（80℃）Conductionisthetransferofenergyfromthemoreenergeticparticlesofasubstancetotheadjace

2、ntlessenergeticonesasaresultofinteractionsbetweentheparticles.Conductioncantakeplaceinsolids,liquids,orgases.Ingasesandliquids,conductionisduetothecollisionsanddiffusionofthemoleculesduringtheirrandommotion.Insolids,itisduetothecombinationofvibrationsofthemoleculesinalatt

3、iceandtheenergytransportbyfreeelectrons.Acoldcanneddrinkinawarmroom,forexample,eventuallywarmsuptotheroomtemperatureasaresultofheattransferfromtheroomtothedrinkthroughthealuminumcanbyconduction.热传导机理热传导Fourier定律物体各部分之间不发生相对位移时（宏观上静止），依靠分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。发生在固体、静止流体

4、内部。Theheatflux,q(W/m2),isproportionaltothemagnitudeofthetemperaturegradientandoppositetoitssign.——JosephFourier,1822回答了我们热传导在什么情况下发生！回答了我们传导了多少热量！传热方式与规律主要内容10-1温度场的描述方法(Thermalfield)10-2Fourier导热定律(LawofFourierconduction)10-3导热控制方程(Governingequations)10-4Fourier导热定律的应用(A

5、pplication)10-1温度场的描述方法一般地，温度分布是空间与时间的函数：稳态温度场——温度仅是空间的函数，不随时间发生改变非稳态温度场——温度分布随时间发生改变根据温度分布与时间变化的关系，可将温度场分为两类：等温线：温度场中具有相同温度的点连接形成的线。用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到一个等温线簇。等温面Isothermalsurface：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。10-1温度场的描述方法(1)温度不同的等温面或等温线彼此不能相交(2)在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物

6、体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止与物体的边界上等温面与等温线的物理意义等温面与等温线的特点若每条等温线间的温度间隔相等时，等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度的大小。10-1温度场的描述方法10-1温度场的描述方法温度梯度：自等温线某点出发，到另一等温线上某点的温差与距离比值的极限称为此点的温度梯度。（温度变化最剧烈的方向）10-1温度场的描述方法每点的温度梯度都垂直于该点的等温线（等温面），并指向温度增大的方向（法线方向）。tt+△tTemperaturegradient傅立叶定律定义：在导热现象中，单位时间内通过给定截面所传

7、递的热量，正比例于垂直于该截面方向上的温度变化率，而热量传递的方向与温度升高的方向相反，数学表达式如下：10-2Fourier导热定律Therateofheatconductionthroughaplanelayerisproportionaltothetemperaturedifferenceacrossthelayerandtheheattransferarea,butisinverselyproportionaltothethicknessofthelayer.Fourier’slawofheatconductionTheheatf

8、lux,q(W/m2),isproportionaltothemagnitudeofthetemperaturegradientandoppositetoitssign.——JosephFou