中南大学复习课-工程传热学课件.ppt

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1、工程传热学复习课10/2/20211第一章绪论热传导(heatconduction)：定义？付立叶定律导热系数λ的定义、物理意义及单位？平壁的导热热阻，表示物体对导热的阻力，单位为K/W(heatconvection)10/2/20212热对流热对流与对流换热的定义及区别。牛顿冷却公式：表面传热系数h的定义、物理意义及单位？影响h的因素热辐射（heatradiation）热辐射定义斯蒂芬-玻尔兹曼定律10/2/20213传热过程与传热系数传热过程定义传热系数定义传热过程计算10/2/20214第二章稳态导热§2-1基本概念温度场(temperaturefield)：用

2、文字描述温度不随时间变化的温度场，其中的导热称为稳态导热：等温面与等温线定义特征：10/2/20215温度梯度(temperaturegradient,方向和大小)：定义：等温面法线方向的温度变化率傅立叶定律及导热系数10/2/20216冬天，棉被经过晒后拍打，问什么会觉得暖和？答：棉被晒后，水分蒸发，经拍打，大量空气进入棉絮空间，自然对流不易展开，由于空气导热系数低，故起到很好的保温作用。10/2/20217温度对导热系数的影响一般地说,所有物质的导热系数都是温度的函数,不同物质的热导率随温度的变化规律不同。在工业和日常生活中常见的温度范围内,绝大多数材料的导热系数

3、可以近似地认为随温度线性变化,表示为：λ变化时温度分布曲线10/2/20218导热微分方程建立基础表达式：直角坐标系下导热微分方程圆柱坐标系下一维导热微分方程球坐标系下一维导热微分方程各项含义热扩散率定义、出处、物理意义，与导热系数区别10/2/20219导热过程的单值性条件导热问题的求解方法:(1)分析解法;(2)数值解法;(3)实验方法。10/2/202110§2-2一维稳态导热1通过平壁的导热λ=λ0(1+bt)b>0b<0t1t20δx10/2/2021112通过圆筒壁的导热10/2/202112例：由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。第二层为硅藻土绝

4、热层，第三层为红砖，各层的厚度及导热系数分别为1＝240mm，1=1.04W/(m℃)，2＝50mm,2=0.15W/(m℃)，3＝115mm,3=0.63W/(m℃)。炉墙内侧耐火砖的表面温度为1000℃。炉墙外侧红砖的表面温度为60℃。试计算硅藻土层的平均温度及通过炉墙的导热热流密度。解：已知1＝0.24m,1=1.04W/(m℃)2＝0.05m,2=0.15W/(m℃)3＝0.115m,3=0.63W/(m℃)t1=1000℃t4=60℃10/2/202113t2t3t4t1qt1r1t2r2t3r3t4硅藻土层的平均温度为1

5、0/2/202114第三章非稳态导热§3-1非稳态导热过程非稳态导热：周期性和非周期性两个阶段：非正规状况阶段（初始状况阶段）、正规状况阶段(a)=1(b)=2(c)=3(d)=410/2/202115边界条件对温度分布的影响傅里叶数、毕渥数的表达式和物理意义t0tt01/h<</2t/<<1/h2t1/h~/2t010/2/202116§3-2集总参数法集总参数系统定义、特征能量守恒温度分布时间常数定义、表达式、影响因素集总参数系统的判定10/2/202117§3-3一维非稳态导热的分析解求解思路：建立导热微分方程式，引进过

6、余温度将非齐次方程组化为齐次方程，采用分离变量法求解温度表达式。诺模图（海斯勒图）利用线算图可求解温度及热量，注意只适用于Fo≥0.2的情况。10/2/202118例一块厚200mm的大钢板，钢材的密度为ρ=7790kg/m3，比热容cp=170J/(kg·K)，导热系数为43.2W/(m·K)，钢板的初始温度为20℃，放入1000℃的加热炉中加热，表面传热系数为h=300W/(m2·K)。试求加热40分钟时钢板的中心温度。解：根据题意，δ=100mm=0.1m。钢材的热扩散率为10/2/202119傅里叶数为毕渥数为查图可得10/2/202120第四章对流换热原理§

7、4-1对流换热概述牛顿冷却公式,因此求解h是对流换热计算的核心问题对流换热微分方程式对流换热影响因素:流速、流态、流动起因、换热面的几何因素、流体物性10/2/202121§4-2层流流动换热的微分方程组不可压缩牛顿型流体二维对流换热问题，常物性假定。连续性方程动量微分方程(2个)能量微分方程对流换热微分方程求解途径各项含义、能量微分方程与导热微分方程联系10/2/202122§4-3对流换热过程的相似理论无量纲准则的表达式和物理意义Eu、Re、Pr、Pr、Nu（Bi）、Gr只有同类现象才有相似的可能性对流换热准则关系式的实验获取方法10/2/202