工程传热学第二章-稳态导热ppt课件.ppt

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1、课前复习1.试分析右图中的传热过程，并列出每个过程的表达式。第二章稳态导热2-1基本概念2-2一维稳态导热坦克与周围环境的换热模拟牛与周围空气传热流动模拟电动机温度模拟2-1基本概念1.温度场某一瞬间，空间(或物体内)所有各点温度分布的总称。温度场是个数量场，是空间坐标和时间的函数，在直角坐标系中，温度场可表示为：三维稳态温度场：二维稳态温度场：一维稳态温度场：a)随时间划分稳态温度场非稳态温度场b)随空间划分等温面：温度场中同一瞬间温度相同的各点连成的面。等温线：在二维情况下等温面为一等温曲线。1）不能相交2）不会中止3）密集程度温度变化率2.等温面与等温线特点tt-Δtt+

2、Δt三河尖矿奥陶水上涌对地温场的影响分析46.547.84950.351.552.75454.8地温/℃-800m水平突水前张庄正断层21102工作面突水口主井副井孙氏店正断层龙固背斜F2逆断层-800m水平突水后46.547.84950.351.552.75454.8地温/℃张庄正断层主井副井21102工作面突水口F2逆断层龙固背斜孙氏店正断层-860m水平突水前46.547.84950.351.552.75454.8地温/℃张庄正断层21102工作面突水口主井副井孙氏店正断层龙固背斜F2逆断层-860m水平突水后46.547.84950.351.552.75454.8地温/

3、℃张庄正断层主井副井21102工作面突水口F2逆断层龙固背斜孙氏店正断层-980m水平突水前张庄正断层21102工作面突水口主井副井孙氏店正断层龙固背斜F2逆断层46.547.84950.351.552.75454.8地温/℃-980m水平突水后46.547.84950.351.552.75454.8地温/℃张庄正断层主井副井21102工作面突水口F2逆断层龙固背斜孙氏店正断层-1050m水平突水前46.547.84950.351.552.75454.8地温/℃张庄正断层21102工作面突水口主井副井孙氏店正断层龙固背斜F2逆断层-1050m水平突水后46.547.84950.

4、351.552.75454.8地温/℃张庄正断层主井副井21102工作面突水口F2逆断层龙固背斜孙氏店正断层1mm微通道内H2-Air燃烧的稳定温度场1mm微通道内H2-Air燃烧的非稳定温度场3.温度梯度温度的变化率沿不同的方向一般是不同的。温度沿某一方向x的变化率在数学上可以用该方向上温度对坐标的偏导数来表示，即温度梯度是用以反映温度场在空间的变化特征的物理量。在各个不同方向的温度变化率中，有一个方向的变化率是最大的，这个方向是等温线或等温面的法线方向。数学上用梯度矢量来表示这个方向的变化率：注：温度梯度是矢量；其方向为沿等温面的法线指向温度增加的方向。在直角坐标系中：若引

5、入哈密尔顿(Hamilton)算子▽：4.傅里叶定律热流密度和垂直传热截面方向的温度变化率成正比。热流密度也是矢量，其方向指向温度降低的方向，因而和温度梯度的方向相反。傅里叶定律的一般形式为：进一步表示为，热流密度在x,y,z方向的投影的大小分别为：热流密度是矢量，有方向。1）导热系数的定义式由下式给出：导热系数在数值上等于单位温度梯度时的热流密度的模(大小)。5.导热系数根据一维稳态平壁导热模型，可以采用平板法测量物质的导热系数。导热系数是表示物质导热能力大小的物理量，是物质的固有属性之一，与物质的种类、物质所处的温度和压力有关。它反映了物质微观粒子传递热量的特性。保温材料：

6、导热系数小于某一界定值的材料(绝热材料、隔热材料)。GB4272-2008《设备及管道绝热技术通则》：平均温度25℃时，导热值不大于0.08W/(m﹒K)的材料。膨胀塑料、膨胀珍珠岩、矿渣棉、空气(常温下，0.0257W/(m﹒K))一般把导热系数仅仅视为温度的函数，而且在一定温度范围还可以用一种线性关系来描述。应用能量守恒定律与傅里叶定律，可建立导热微分方程式。6.导热微分方程假设：1)所研究的物体是各向同性的连续介质；2)物体内部具有内热源，内热源强度(即单位时间、单位体积的生成热)记作Φ，单位为W/m3能量守恒：导入微元体的总热流量+内热源的生成热=导出微元体的总热流量+

7、内能的增量xyzdxdx+dxdydy+dydz+dzdz沿x轴方向、经x+dx表面导出的热量：因此：内能增量xyzdxdx+dxdydy+dydz+dzdz内热源的生成热：单位体积的生成热为故能量平衡可写为：这是导热微分方程的一般形式。单位时间内微元体的内能增量（非稳态项）扩散项（导热引起）源项(1)导热系数为常数时上式为：a称为热扩散率，又叫导温系数。(thermaldiffusivity)热扩散率a反映了导热过程中材料的导热能力()与沿途物质储热能力(c)之