热传导(En).ppt

《热传导(En).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Chapter10导热(Conduction)主讲人：路长副教授2011-10河南理工大学消防工程专业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？热水（80℃）空气（25℃）热传导机理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

2、微观粒子的热运动而产生的热量传递。发生在固体、静止流体内部。回答了热传导在什么情况下发生！传热方式与规律热传导Fourier定律Theheatflux,Q(W),isproportionaltothemagnitudeofthetemperaturegradientandoppositetoitssign.——JosephFourier,1822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(LawofFouriercond

3、uction)10-3导热控制方程(Governingequations)10-4Fourier导热定律的应用(Application)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：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：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。温度梯度：两点的温差与距离比值的极限称为此点的温度梯

4、度。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

5、：10-2Fourier导热定律热流是矢量（大小+方向），负号表示热流与温度增加的方向相反，即导热是沿着温度降低的方向进行！理解Fourier定律掌握每个物理量所代表的含义与单位10-2Fourier导热定律式中(采用国际标准制单位SI)：q——热流密度(Heatflux,W/m2)λ——热导率或导热系数(Thermalconductivity,W/m·℃)t——温度(Temperature,℃)x——坐标(Coordinate,m)δqtw1Hotwalltw2Coldwall单位时间内通过某一给定面积的

6、传热量（Heattransferrate）为：上述热传导Fourier定律仅适用于简单的一维情况，但它是整个传热学的基础，必须熟练掌握！复杂的二维、三维Fourier定律通常要借用计算机进行求解。10-2Fourier导热定律温度梯度与热流密度的关系10-2Fourier导热定律δHotwallColdwalltw1tw2q如何计算导热？tx温度变化过程第一，查阅材料的导热系数(λ)，见附录或参考手册；第二，计算温度梯度(dt/dx)。单一介质(λ一定)，温度梯度可表示为(如左图)：x1x210-2Four

7、ier导热定律导热系数导热系数λ是表征材料导热性能优劣的一种物性参数，是物质固有的热物理属性。不同材料的导热系数不同。通常来说，固体>液体>气体。如：固体金属：铜—398；铝合金—107；铁—81。建筑材料：红砖—0.49；混凝土—0.79液体：水—0.6气体：空气—0.026另外，材料的导热系数往往与温度有关。10-2Fourier导热定律300℃50mmHotCold[解]根据Fourier导热定律例题10-1一块厚度为50mm的铝质平板，两侧温度分别维持在300℃、100℃。试求通过该平板的热流密度。

8、（注：铝合金的导热系数为107）按左图计算得：100℃100℃50mmColdHot300℃按右图计算得：一维Fourier导热定律：三维Fourier定律xyzqxqyqz注意：热流q是矢量，热量Q是标量10-2Fourier导热定律10-3导热控制方程能量守恒原理三维Fourier导热定律更正说明为了与教材上的说法统一称呼q——热流密度(W/m2)Q——热流或热流量(W)Qin–Qout+Qgen=△QQin