传热学单元2-3.ppt

第二章 稳态热传导,第二章内容概要,§2-2导热问题的数学描写,§2-4通过肋片的导热,§2-3一维稳态导热 （平壁、圆筒壁、变截面或变热导率物体）,§2-1导热基本定律,§2-5具有内热源的一维导热,Back,§2-3一维稳态导热,前提：常物性、稳态、无内热源、一维,,思路：,平壁：单层，多层,圆筒壁：单层，多层,球壳,,Info.,导热问题求解思路,Back,物理问题,物理条件：、c、 已知；无内热源,时间条件： （稳态）,边界条件：第一类，均匀恒定壁温,通过单层平壁的导热,几何条件：单层平板，，,一维,数学描写：,,,,,通过单层平壁的导热,控制方程,第一类边条件,,,直接积分，得：,方程求解：,带入边界条件，得,通过单层平壁的导热,所以温度分布为：,通过单层平壁的导热,带入Fourier 定律，得：,t线性分布,垂直于导热方向的各截面Φ、ｑ相等,多层平壁：几层不同材料组成,例如：房屋的墙壁由白灰内层、水泥沙浆层、红砖（青砖）主体层等组成,假设各层之间接触良好，忽略接触热阻,通过多层平壁的导热,已知各层厚度、导热系数及两表面温度,接触热阻,接触仅发生在离散的面积元上，仅占,未接触的界面间充满了空气,接合处的热传递机理为接触点间的固体导热、间隙中的空气导热，对流和辐射影响一般不大,与两表面完全接触相比增加了附加的传递阻力，即接触热阻,接触热阻,当q不变时，rc↑，温差↑,当温差不变时，rc↑，q↓,rc不大时，若q很大，温差也是不可忽略的,或,接触热阻,在实验研究与工程应用中，消除接触热阻很重要,减小接触热阻的措施：,降低接触面的粗糙程度；,增加其间的平行度和压力；,在接触处加导热系数大的导热脂或硬度小、延展性好的金属箔（紫铜箔或银箔）,Back,,t1,t2,t3,t4,t1,t2,t3,t4,三层平壁的稳态导热,通过多层平壁的导热,采用热阻分析的方法,,,如何计算t3,通过多层平壁的导热,?,三层平壁的稳态导热,,,,t2,t3,三层平壁的稳态导热,,,,,,,,,,多层、第三类边界条件,通过多层平壁的导热,?,,,,,单层圆筒壁的导热,工程实例：管道的导热,如：冷凝器管，壳管式换热器中的管子，一般管道等,一维：若长度远远大于直径，即可看作无限长圆筒壁，只沿径向有热量传递,数学描写：,一维、稳态、无内热源、常物性,单层圆筒壁的导热,（第一类边条）,,,,,（*）,方程（*）积分两次:,温度呈对数曲线分布,单层圆筒壁的导热,应用边界条件求得c1c2 ：,求得温度分布：,设t1>t2，判断曲线的形状（凹凸）,,圆筒壁内温度分布,?,由傅立叶定律：,半径越大，要保持Φ=常数 则有 越小，即：半径越大的地方曲线斜率越小。

若t1

例题1,双层平壁，导热系数λ1、λ2为定值，过程为稳态，试分析图中三种情况下的温度分布曲线所对应的λ1、λ2的相对大小解：,面积A不变，故有,例题2,一双层玻璃窗，高2m，1m宽，玻璃厚3mm，=1.05W/(m·K)空气夹层厚5mm，空气完全静止， =0.025W/(m·K) 冬季室内外玻璃表面的温度分别为15℃和5℃ ，求双层窗的散热量和空气夹层两侧玻璃表面的温度，并比较玻璃与空气夹层的导热热阻解：,1）求各层的导热热阻：,2）求总散热量：,3）求玻璃表面温度：,the End,。