导热的理论基础及计算ppt课件.ppt

《导热的理论基础及计算ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章导热的理论基础及计算4.1导热理论基础4.1.1导热基本定律4.1.2导热微分方程式4.2导热问题的计算（一维稳态导热）14.1导热理论基础导热是依靠物质微粒的热振动而实现的。产生导热的必要条件是物体的内部存在温度差，因而热量由高温部分向低温部分传递。发生导热时，沿热流方向上物体各点的温度是不相同的，呈现出一种温度场，对于稳定导热，温度场是稳定温度场，也就是各点的温度不随时间的变化而变化。21、温度场和温度梯度1）温度场：2）等温面：物体内温度相同的点组成4.1.1导热基本定律33）温度梯度：44）热

2、流密度矢量热流线：代表热流方向的线，指向温度降低的方向。热流上任意点的切线方向即为热流方向热流密度：单位时间、单位面积上所传递的热流量热流密度矢量：在等温面上某点，以通过该点处最大热流密度的方向为方向，数值上正好等于沿该方向的热流密度。563、热导率（2）影响热导率的因素状态、成分和结构温度压力密度含水率（湿度）74.1.2导热微分方程式导热微分方程求解多维导热和一维及多维非稳态导热问题1、导热微分方程zyxo8dτ时间内经x轴方向，经x表面导入的热量为dτ时间内经x轴方向，经x+dx表面导出的热量为9导入

3、与导出净热量=10热容量：物质单位温度变化所需要吸收的热量。比热容：单位质量物质热容量。11导热微分方程的一般形式1213稳态导热微分方程二、导热过程的定解条件定解条件：(1)时间条件（初始条件）(2)边界条件：边界处的温度或表面传热情况14三类边界条件：（1）第一类边界条件：给定边界上温度值。（2）第二类边界条件：给定边界上任何热流密度值。已知物体边界上的热流密度的帆布及变化规律15稳态导热对于非稳态导热绝热边界面16（3）第三类边界条件：给定物体边界与周围流体间的表面传热系数h和周围流体温度tf。由固体

4、壁导热量与表面传热量相等得174.2导热问题计算（一维稳态导热)一、通过平壁的导热（无内热源，在均匀恒定的第一类边界条件下的稳态导热）dxδxotφxφ根据导热微分公式及已知条件（无内热源，稳态导热）18平壁导热的微分方程为边界条件代入边界条件得1920多层平壁的一维稳态导热φφφxyoφ21例1.某加热炉炉墙由厚46mm的GZ-94硅砖、厚230mm的ON-1.0轻质粘土砖和厚5mm的钢板组成，炉墙内表面的温度为1600℃，外表面的温度为80℃。三层材料的导热系数分别为1.85W/(m·K)、0.45W/

5、(m·K)和40W/（m·K）。已知QN-1.0轻质粘土砖的最高使用温度为1300℃，求炉墙散热的热流密度，并确定QN-1.0轻质粘土砖是否在安全使用温度范围内。22解：设以单位导热面积计算的炉墙各层的导热热阻分别为r1、r2和r3。(1)热流密度(λ1、λ2和λ3查表）23(2)界面温度tw224二、通过圆筒壁的导热rr1r2drt因为该导热过程视为一维稳定无内热源1、单层圆筒壁的导热25边界条件代入边界条件得26圆筒壁的温度分布径向温度变化率为27圆筒壁导热量为线热流量（单位管长的导热热流量）282、多

6、层圆筒壁的导热tr1r2r3r4φφφ2930例题2：某管道外直径为2r，外壁温度为t1，外包两层厚度均为δ（δ2＝δ3＝r）的保温材料，热导率λ2＝2λ3，外层外表面温度为t2，如将两层保温材料位置对换，其它条件不变，保温情况变化如何？31如将两层保温材料位置对换（λ大的在外层）32结论：热导率大的材料放在外层保温效果更好33例题3:水蒸汽管道外径d1＝0.3m，水蒸汽温度540℃，管道外包厚度δ水泥蛭石(热导率0.15W/(m.k)保温层，外又包了一层厚为15mm的保护层，按规定，保护层外侧温度为48℃

7、，热损失为442W/m,水泥蛭石和保护层热导率分别0.105W/(m.k),0.192W/(m.k)，求保护层厚度。解：水蒸气及金属管道的热阻与保温层相比较小，可忽略，所以保温层内表面温度近似为饱和蒸汽温度3435肋片导热基本概念1、肋片：指依附于基础表面上的扩展表面2、常见肋片的结构：针肋直肋环肋大套片3、肋片导热的作用及特点1）作用：增大对流换热面积及辐射散热面,以强化换热2）特点：在肋片伸展的方向上有表面的对流换热及辐射散热，肋片中沿导热热流传递的方向上热流量是不断变化的364、肋化系数ribeffe

8、ctcoefficient光管外侧加肋片后，外表面积Fw相对于管内面积Fm的增加倍数τ=Fw/Fm3738肋片管式换热器肋片管亦称翘片管，图为肋片管式换热器结构示意图。在管子外壁加肋，肋化系数可达25左右，大大增加了空气侧的换热面积，强化了传热。与光管相比，传热系数可提高1～2倍。这类换热器结构较紧凑，适用于两侧流体换热系数相差较大的场合。39