传热学教学课件第二章 稳态导热2.ppt

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1、第三节通过平壁、圆筒壁、球壳和其他变截面物体的导热通过单层平壁的导热数学描写演示：温度分布温度分布通过平壁的导热量通过平壁的导热热阻平壁导热热阻（按总面积）单位面积导热热阻通过多层平壁的导热物理模型xt温度分布对各层而言，其温度分布均与单层平壁相同。如果导热系数为常数，各层中的温度分布均为直线；如果导热系数与温度有关时，各层中的温度分布为曲线。对复合平壁而言，其温度分布为折线。演示：多层平壁中的温度分布通过多层平壁的导热量计算通过第一层平壁的导热量通过第二层平壁的导热量通过第三层平壁的导热量稳态导热时，n层平壁导热量计算公式通过单层圆筒壁的导热物理模型演示：单层圆筒壁物理模型

2、数学描写对于无限长圆筒壁的导热，如放在直角坐标中为二维导热问题，但如果放在柱坐标系中讨论，则为一维导热问题当采用柱坐标时，单层圆筒壁导热问题的数学描写为温度分布单层圆筒壁中的温度分布表达式为演示：单层圆筒壁中的温度分布通过单层圆筒壁导热量计算通过单层圆筒壁热流密度的计算公式通过单层圆筒壁热流量的计算公式圆筒壁导热热阻圆筒壁导热热阻的计算式单位长度圆筒壁导热热阻的计算式通过多层圆筒壁的导热温度分布各层中的温度分布与单层圆筒壁中的温度分布相同，均是指数曲线；多层圆筒壁中的温度分布是分段连续的。通过n层圆筒壁导热量计算通过多层圆筒壁的热流量计算式为通过多层圆筒壁单位长度的热流量计算式

3、为通过单层球壳的导热物理模型数学描写在球坐标系中，球壳的导热为一维导热问题，此时的数学描写为温度分布球壳内的温度分布可表示为通过单层球壳热流量的计算通过球壳导热时热流量的计算式为球壳导热热阻球壳导热热阻的计算式为通过多层球壳的导热通过多层球壳热流量的计算通过变导热系数物体的导热物理模型无限大平板进行稳态导热平板材料的导热系数与温度有关平板两侧的温度为已知数学描写温度分布求解上述方程可得到该问题的通解为当由边界条件确定积分常数温度分布为变导热系数物体的导热量计算求解这类问题的方法与前面讨论的方法有所不同。此时，可不求问题的温度分布，而直接利用傅立叶定律来求解导热量的大小。等截面变

4、导热系数平壁导热量计算计算公式推导平均导热系数的计算平均导热系数的定义当第四节通过肋片的导热物理模型定义：肋片是指依附于基础表面上的扩展表面类型：工程中常见的类型有四种针肋、直肋、环肋、大套片演示：几种肋片的实例制造：肋片可以由管子整体轧制或缠绕、嵌套金属薄片并经加工而制成。加工方法有焊接、浸镀（例如镀锌）或账管等。通过肋片导热的特点：在肋片伸展的方向上有表面的对流传热及辐射传热，因而肋片中沿导热热流传递的方向上热流量是不断变化的。分析肋片导热要回答两个问题：1.从基础面伸出的部分（即肋片）中的温度沿导热热量传递方向上是如何变化的；2.通过肋片散热的热流量（也可简称散热量）有多

5、少。通过等截面直肋的导热分析为简化分析，作如下假设：1.肋片在垂直于纸面方向（即深度方向）很长，不考虑温度沿该方向的变化，因此可取单位长度来分析；2.材料的导热率及表面传热系数均为常数，沿肋高方向肋片截面积保持不变；3.肋片表面上的换热热阻远大于肋片中的导热热阻，因而在任一截面上肋片温度可认为是均匀的；4.肋片顶端可视为绝热。经过上述简化，所研究的问题就变成一维稳态导热问题，如上图所示，并且可以设想，肋片各截面的温度沿肋高方向是逐步降低的数学描写导热微分方程内热源的计算数学描写温度分布方程通解积分常数确定温度分布表达式热量计算用傅立叶定律计算导热量用牛顿冷却公式计算导热量通过环

6、肋及三角形截面直肋的导热特点：对于这类肋片，由于其横截面积沿导热方向发生变化，所以使得导热方程的求解变得更为复杂，有些甚至难以求解。肋片效率：肋片效率分析等截面直肋的效率其他截面肋的效率