传热学2.4肋片传热ppt课件.ppt

—2.4 肋片导热指导老师：胡烨11级交通试验班第二章 稳态热传导1平壁一维导热平壁一维导热：知识要点回顾o δ1 δ2 δ3tt1 t2t3t4 假设：1）平板无限大，可看成一维问题 2）温度不随时间变化，稳态导热2圆筒壁一维导热圆筒壁一维导热：知识要点回顾 假设：1）半径r<<长度l，将其看成一维问题 2）温度不随时间变化，稳态导热3回顾上节课，我们研究了平壁一维导热和圆筒壁一维导热它们有个共同的特点，即在热量传递方向热流量 保持不变研究意义然而，在工程技术中还经常遇到另一类的一维导热问题—热量在传递方向上的热流量是不断增加或者减少在我们身边，有哪例子呢？？1.内燃机翅片2.暖气片……4由对流换热速率方程：基本思路知：为了增加传热量（强化换热），可以采取以下措施为了增加传热量（强化换热），可以采取以下措施（（1 1）增加温差（）增加温差（t tf1f1 - - t tf2f2），但受工艺条件限制），但受工艺条件限制（（2 2）提高）提高h h，但提高，但提高 h h 并非任意的并非任意的（3） 增大换热面积 A 也能增加传热量5主要问题uu增加换热面积的有效方法增加换热面积的有效方法增加换热面积的有效方法增加换热面积的有效方法uu温度沿传递方向的变化情况温度沿传递方向的变化情况温度沿传递方向的变化情况温度沿传递方向的变化情况（重点）（重点）（重点）（重点）uu通过肋片散热热流量值通过肋片散热热流量值通过肋片散热热流量值通过肋片散热热流量值（重点）（重点）（重点）（重点）6增加换热面积的有效方法uu“ “有效方法有效方法” ”指在材料消耗量增加较少的条件下能较多地增大面积的方法。

指在材料消耗量增加较少的条件下能较多地增大面积的方法uu在一些换热设备中，在换热面上加装肋片是增大换热量的重要手段在一些换热设备中，在换热面上加装肋片是增大换热量的重要手段uu所谓肋片是指依附于基础表面上的扩展表面所谓肋片是指依附于基础表面上的扩展表面uu肋片，又称翅片（肋片，又称翅片（finfin）是有效增加换热面积的方法是有效增加换热面积的方法7等截面直肋的导热已知：已知：(1)矩形直肋矩形直肋(2)肋跟温度为肋跟温度为t0，且，且t0 > t (3)肋片与环境的表面传热系数为肋片与环境的表面传热系数为 h.(4) ，，h和和Ac均保持不变均保持不变求：求：温度场温度场 t 和热流量和热流量  1.问题重述8等截面直肋的导热2.物理模型分分析析：：严格地说，肋片中的温度场是三维、稳态、无内热源、常物性、第三类边条的导热问题但由于三维问题比较复杂，故此，在忽略次要因素的基础上，将问题简化为一维问题 XZY9等截面直肋的导热3.数学描写能量守恒：能量守恒：Fourier 定律：定律：Newton冷却公式：冷却公式：关于温度的二关于温度的二阶非非齐次常微分方程次常微分方程10等截面直肋的导热4.分析求解导热微分方程：微分方程：引入引入过余温度余温度 。

令令则有：有：混合混合边界条件：界条件：11等截面直肋的导热等截面直肋的导热方程的通解方程的通解为：：应用用边界条件可得：界条件可得：最后可得等截面内的温度分布：最后可得等截面内的温度分布：双曲余弦函数双曲余弦函数双曲正切函数双曲正切函数双曲正弦函数双曲正弦函数4.分析求解12稳态条件下肋片表面的散热量稳态条件下肋片表面的散热量稳态条件下肋片表面的散热量稳态条件下肋片表面的散热量 = = 通过肋基导入肋片的热量通过肋基导入肋片的热量通过肋基导入肋片的热量通过肋基导入肋片的热量肋端过余温度：肋端过余温度：肋端过余温度：肋端过余温度： 即即即即 x x ＝＝＝＝ HH13几点说明：几点说明：几点说明：几点说明：(1) (1) 上上述述推推导导中中忽忽略略了了肋肋端端的的散散热热（（认认为为肋肋端端绝绝热热））对对于于一一般般工工程程计计算算，，尤其高而薄的肋片，足够精确若必须考虑肋端散热，取：尤其高而薄的肋片，足够精确若必须考虑肋端散热，取：H Hc c= =H H + +   /2 /2(2)(2)上述分析近似认为肋片温度场为一维上述分析近似认为肋片温度场为一维。

当当Bi=Bi=h h / /    0.05 0.05 时时，，误误差差小小于于1%1%对对于于短短而而厚厚的的肋肋片片，，二二维维温温度度场场，，上上述述算算式式不不适适用用；；实实际际上上，，肋肋片片表表面面上上表表面面传传热热系系数数h h不不是是均均匀匀一一致致的的 ，，可可采采用用第第四章数值计算四章数值计算14 在测量热力设备储气筒及管道里的气体温度时，可用一只插入装油的铁管（即套管）中的玻璃液体温度计来测量对于不同的应用场合其安装的方法不相同当用该种温度计来测量输气管的管壁温或是套筒中的流体的边界温度时，是将该温度计安装在一段内径相同但长度可忽略的输气管上来进行测量的（这样可以便于长时间监控）而对于测量储气筒是设备中空气的温度时，只用将其插入到其中即可 解的应用解的应用解的应用解的应用15 16 温度计工作原理分析：17 该过程中的测温误差及时套管顶端的过余温度θ H= tf-th（所谓过于温度既是实际温度高于读数温度的部分，显然由于过程中存在导热热阻，Tf必大于tH)，可得下式：本例中，换热周长P=πd，管套截面积Ac= πd   ，则有：18查数学手册得，℃ 测温误差为4.7℃ ，若对于测量精度要求较高的仪器而言，这样大的误差往往是不允许的。

这里仅从理论上来分析减少误差的方法要减少误差可从以下角度分析：要减小测温误差，应使tH尽量等于tf，既应尽量减少在 tH与tf之间的传热量由根据 θH= tf-th之减小 θH也可以达到目的，即应增加 ch(mH)结果分析：结果分析：19 于是可采用以下方法： 1.选用导热系数更小的材料作套管； 2.尽量增加套管的高度，并减小壁厚； 3.强化套管与流体的换热； 4.在储气筒或套管外包以保温材料 结果分析：结果分析：20。