傳熱學(xué)-緒論+第一章ppt課件

1、整理課件 傳傳 熱熱 學(xué)學(xué) 整理課件參參 考考 書書o 教材教材: 傳熱學(xué)傳熱學(xué) 楊世銘、陶文銓編著，第三版楊世銘、陶文銓編著，第三版o傳熱學(xué)傳熱學(xué) 戴鍋生，第二版戴鍋生，第二版o數(shù)值傳熱學(xué)數(shù)值傳熱學(xué) 陶文銓編著陶文銓編著o對(duì)流換熱對(duì)流換熱 V. S. 阿巴茲阿巴茲o凝結(jié)和沸騰凝結(jié)和沸騰施明恒等編著施明恒等編著o輻射換熱輻射換熱 余其錚編著余其錚編著o Heat Transfer (2nd Edition), by Anthony F. Millso Heat Transfer , by J.P.Holmano Fundamentals of Heat Transfer, by F. P. I

2、ncropera, D.P. DeWitt 整理課件 緒緒 論論0-1 概概 述述 1. 1. 傳熱學(xué)（傳熱學(xué)（Heat TransferHeat Transfer）(1) 研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，具體來講主要有研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)，具體來講主要有 熱量傳遞的機(jī)理、規(guī)律、計(jì)算和測(cè)試方法熱量傳遞的機(jī)理、規(guī)律、計(jì)算和測(cè)試方法(2) 熱量傳遞過程的推動(dòng)力：溫差熱量傳遞過程的推動(dòng)力：溫差 熱力學(xué)第二定律：熱量可以自發(fā)地由高溫?zé)嵩礋崃W(xué)第二定律：熱量可以自發(fā)地由高溫?zé)嵩?傳給低溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩?有溫差就會(huì)有傳熱有溫差就會(huì)有傳熱 溫差溫差 是熱量傳遞的推動(dòng)力是熱量傳遞的推動(dòng)力 整理課件2 2 傳熱學(xué)應(yīng)

3、用實(shí)例傳熱學(xué)應(yīng)用實(shí)例自然界與生產(chǎn)過程到處存在溫差自然界與生產(chǎn)過程到處存在溫差 傳熱很普遍傳熱很普遍 b b 夏天人在同樣溫度（如：夏天人在同樣溫度（如：2525度）的空氣和水中的感覺不度）的空氣和水中的感覺不 一樣。為什么？一樣。為什么？c c 北方寒冷地區(qū)，建筑房屋都是雙層玻璃，北方寒冷地區(qū)，建筑房屋都是雙層玻璃， 以利于保溫。如何解釋其道理？越厚越好？以利于保溫。如何解釋其道理？越厚越好？a a 人體為恒溫體。若房間里氣體的溫度在人體為恒溫體。若房間里氣體的溫度在 夏天和冬天都保持夏天和冬天都保持2020度，那么在冬天與夏天、人在房間度，那么在冬天與夏天、人在房間 里所穿的衣服能否一樣？為

4、什么？里所穿的衣服能否一樣？為什么？整理課件(2) (2) 特別是在下列技術(shù)領(lǐng)域大量存在傳熱問題特別是在下列技術(shù)領(lǐng)域大量存在傳熱問題動(dòng)力、化工、制冷、建筑、機(jī)械制造、新能源、微電子、動(dòng)力、化工、制冷、建筑、機(jī)械制造、新能源、微電子、核能、航空航天、微機(jī)電系統(tǒng)（核能、航空航天、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、新材料、軍事）、新材料、軍事科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)與生物技術(shù)科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)與生物技術(shù)(3)(3) 幾個(gè)特殊領(lǐng)域中的具體應(yīng)用幾個(gè)特殊領(lǐng)域中的具體應(yīng)用 a 航空航天：衛(wèi)星與空間站熱控制；航空航天：衛(wèi)星與空間站熱控制； b 微電子：微電子： 電子芯片冷卻電子芯片冷卻 c 生物醫(yī)學(xué)：腫瘤高溫?zé)岑?；生物?/p>

5、片；組織與器生物醫(yī)學(xué)：腫瘤高溫?zé)岑煟簧镄酒?；組織與器 官的冷凍保存官的冷凍保存 d 軍軍 事：飛機(jī)、坦克；激光武器；彈藥貯存事：飛機(jī)、坦克；激光武器；彈藥貯存 e 制制 冷：跨臨界二氧化碳汽車空調(diào)冷：跨臨界二氧化碳汽車空調(diào)/熱泵；高溫?zé)岜?；高?水源熱泵水源熱泵 f 新新 能能 源：太陽能；燃料電池源：太陽能；燃料電池整理課件3 3 傳熱過程的分類傳熱過程的分類按溫度與時(shí)間的依變關(guān)系按溫度與時(shí)間的依變關(guān)系: 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 非穩(wěn)態(tài)非穩(wěn)態(tài)4 4 熱量傳遞的三種基本方式熱量傳遞的三種基本方式導(dǎo)熱導(dǎo)熱( (熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)) ) 對(duì)流對(duì)流( (熱對(duì)流熱對(duì)流) ) 熱輻射熱輻射。整理課件1 1 導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）

6、導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）(Conduction)(Conduction)(1)定義：指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩定義：指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體間直接接觸時(shí)，依靠分子、原子及自由電子物體間直接接觸時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象(2)物質(zhì)的屬性：可以在固體、液體、氣體中發(fā)生物質(zhì)的屬性：可以在固體、液體、氣體中發(fā)生(3)導(dǎo)熱的特點(diǎn)：導(dǎo)熱的特點(diǎn)：a 必須有溫差；必須有溫差；b 物體直接接觸；物體直接接觸；c 依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量；傳遞熱量；d 在引

7、力場(chǎng)下單純的導(dǎo)熱只發(fā)生在密在引力場(chǎng)下單純的導(dǎo)熱只發(fā)生在密實(shí)固體中。實(shí)固體中。整理課件(4) (4) 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及其導(dǎo)熱熱阻一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及其導(dǎo)熱熱阻 21wwttq0t dxdtQrtttqww21RtAttww21rAR 導(dǎo)熱熱阻導(dǎo)熱熱阻單位導(dǎo)熱熱阻單位導(dǎo)熱熱阻Q1wt2wtA圖圖1-3 1-3 導(dǎo)熱熱阻的圖示導(dǎo)熱熱阻的圖示整理課件 (5) (5) 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，表征材料導(dǎo)熱能力的大小，是一種物性參數(shù)，與材料種類和溫度有關(guān)。與材料種類和溫度有關(guān)。意義：是指單位厚度的物體具有單位溫差時(shí)，意義：是指單位厚度的物體具有單位溫差時(shí)，在它的單位面積上每單位時(shí)

8、間的導(dǎo)熱量。在它的單位面積上每單位時(shí)間的導(dǎo)熱量。m.kW 整理課件例例 題題 1-11-1例題例題 1-1 1-1 一塊厚度一塊厚度=50 mm =50 mm 的平板，的平板， 兩側(cè)表面分別維持在兩側(cè)表面分別維持在.100,30021CtCtowow試求下列條件下的熱流密度。試求下列條件下的熱流密度。材料為銅，材料為銅，=375 w/(mK );=375 w/(mK );材料為鋼，材料為鋼， =36.4 w/(mK );=36.4 w/(mK );材料為鉻磚，材料為鉻磚， =2.32 w/(mK )=2.32 w/(mK )；材料為鉻藻土磚，材料為鉻藻土磚， =0.242 w/(mK )=0.

9、242 w/(mK )。 解：參見圖解：參見圖1-31-3。 及一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式有：及一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱公式有：整理課件2321mW1028. 905. 010030032. 2wwttq鉻磚：鉻磚： 2221mW1068. 905. 0100300242. 0wwttq硅藻土磚：硅藻土磚：討論：由計(jì)算可見，討論：由計(jì)算可見， 由于銅與硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)的巨大差由于銅與硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)的巨大差別，別， 導(dǎo)致在相同的條件下通過銅板的導(dǎo)熱量比通過硅藻土導(dǎo)致在相同的條件下通過銅板的導(dǎo)熱量比通過硅藻土磚的導(dǎo)熱量大三個(gè)數(shù)量級(jí)。磚的導(dǎo)熱量大三個(gè)數(shù)量級(jí)。 因而，銅是熱的良導(dǎo)體，因而，銅是熱的良導(dǎo)體， 而而硅藻土磚則

10、起到一定的隔熱作用硅藻土磚則起到一定的隔熱作用2621mW105 . 105. 0100300375wwttq銅：銅：2521mW1046. 105. 01003004 .36wwttq鋼：鋼：整理課件定義：流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分定義：流體中（氣體或液體）溫度不同的各部分之間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量由一處之間，由于發(fā)生相對(duì)的宏觀運(yùn)動(dòng)而把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象。傳遞到另一處的現(xiàn)象。(2) (2) 對(duì)流換熱：對(duì)流換熱：當(dāng)流體流過一個(gè)物體表面時(shí)的熱量傳當(dāng)流體流過一個(gè)物體表面時(shí)的熱量傳遞過程，他與單純的對(duì)流不同，具有如下特點(diǎn)：遞過程，他與單純的對(duì)流不同，具有如下特點(diǎn)： a

11、導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過程導(dǎo)熱與熱對(duì)流同時(shí)存在的復(fù)雜熱傳遞過程 b 必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；必須有直接接觸（流體與壁面）和宏觀運(yùn)動(dòng)；也必須有溫差也必須有溫差 c 壁面處會(huì)形成速度梯度很大的邊界層壁面處會(huì)形成速度梯度很大的邊界層 2 2 對(duì)流（熱對(duì)流）對(duì)流（熱對(duì)流）(Convection)(Convection)整理課件圖圖1-4 1-4 對(duì)流換熱中邊界層的示意圖對(duì)流換熱中邊界層的示意圖對(duì)流換熱的分類對(duì)流換熱的分類 無相變：強(qiáng)迫對(duì)流和自然對(duì)流無相變：強(qiáng)迫對(duì)流和自然對(duì)流 有相變：沸騰換熱和凝結(jié)換熱有相變：沸騰換熱和凝結(jié)換熱整理課件W )(fwtthA2mW )( fwtt

12、hAqConvection heattransfer coefficient(4) (4) 對(duì)流換熱的基本計(jì)算公式對(duì)流換熱的基本計(jì)算公式牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式h 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 熱流量熱流量W，單位時(shí)間傳遞的熱量，單位時(shí)間傳遞的熱量q2mW 熱流密度熱流密度K)(mW2A2m 與流體接觸的壁面面積與流體接觸的壁面面積wt C 固體壁表面溫度固體壁表面溫度ft 流體溫度流體溫度 C整理課件 當(dāng)流體與壁面溫度相差當(dāng)流體與壁面溫度相差1 1度時(shí)、每單位壁面面積上、單位度時(shí)、每單位壁面面積上、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量)( ttAhwK)(mW2影響影響h h因素：流速、流體

13、物性、壁面形狀大小等因素：流速、流體物性、壁面形狀大小等hhrthtqRthAt 1 )(1（Convection heat transfer coefficientConvection heat transfer coefficient）(5) (5) 對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)流換熱系數(shù)( (表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)) )整理課件hhrthtqRthAt 1 )(1 )(1WChARh 12WCmhrh(6) (6) 對(duì)流換熱熱阻：對(duì)流換熱熱阻： (Thermal resistance for convection)(Thermal resistance for convection) 整理課件定義：

14、有熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞能定義：有熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞能量的現(xiàn)象量的現(xiàn)象(2) (2) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：a a、任何物體，只要溫度高于、任何物體，只要溫度高于0 K0 K，就會(huì)，就會(huì)不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；b b、可以在真空、可以在真空中傳播；中傳播；c c、伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變；、伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變；d d、具有強(qiáng)、具有強(qiáng)烈的方向性；烈的方向性；e e、輻射能與溫度和波長均有關(guān)；、輻射能與溫度和波長均有關(guān)；f f、發(fā)射輻射取決于溫度的、發(fā)射輻射取決于溫度的4 4次方。次方。 熱輻射熱輻射(Thermal radiation)(Thermal rad

15、iation)整理課件(3) (3) 生活中的例子：生活中的例子： a a 當(dāng)你靠近火的時(shí)候，會(huì)感到面向火的一面比背面熱；當(dāng)你靠近火的時(shí)候，會(huì)感到面向火的一面比背面熱； b b 冬天的夜晚，呆在有窗簾的屋子內(nèi)會(huì)感到比沒有窗簾時(shí)冬天的夜晚，呆在有窗簾的屋子內(nèi)會(huì)感到比沒有窗簾時(shí)要舒服；要舒服； c c 太陽能傳遞到地面太陽能傳遞到地面 d d 冬天，蔬菜大棚內(nèi)的空氣溫度在冬天，蔬菜大棚內(nèi)的空氣溫度在00以上，但地面卻可能以上，但地面卻可能結(jié)冰。結(jié)冰。(4) (4) 輻射換熱輻射換熱物體間靠熱輻射進(jìn)行的熱量傳遞，它與單純的熱輻射不同。物體間靠熱輻射進(jìn)行的熱量傳遞，它與單純的熱輻射不同。 整理課件整理

16、課件(5) (5) 輻射換熱的特點(diǎn)輻射換熱的特點(diǎn)a a 不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的存在，在不需要冷熱物體的直接接觸；即：不需要介質(zhì)的存在，在真空中就可以傳遞能量真空中就可以傳遞能量b b 在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換物體熱力學(xué)能在輻射換熱過程中伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)換物體熱力學(xué)能 電磁波能電磁波能 物體熱力學(xué)能物體熱力學(xué)能c c 無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、 相互相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量；總的結(jié)果是熱由高溫傳到

17、低溫射給高溫物體的能量；總的結(jié)果是熱由高溫傳到低溫整理課件輻射換熱的研究方法：假設(shè)一種黑體，它只關(guān)心熱輻射輻射換熱的研究方法：假設(shè)一種黑體，它只關(guān)心熱輻射的共性規(guī)律，忽略其他因素，然后，真實(shí)物體的輻射則的共性規(guī)律，忽略其他因素，然后，真實(shí)物體的輻射則與黑體進(jìn)行比較和修正，通過實(shí)驗(yàn)獲得修正系數(shù)，從而與黑體進(jìn)行比較和修正，通過實(shí)驗(yàn)獲得修正系數(shù)，從而獲得真實(shí)物體的熱輻射規(guī)律獲得真實(shí)物體的熱輻射規(guī)律黑體的定義：能吸收投入到其表面上的所有熱輻射的物黑體的定義：能吸收投入到其表面上的所有熱輻射的物體，包括所有方向和所有波長，因此，相同溫度下，黑體，包括所有方向和所有波長，因此，相同溫度下，黑體的吸收能力最

18、強(qiáng)體的吸收能力最強(qiáng) 黑體輻射的控制方程：黑體輻射的控制方程： Stefan-Boltzmann Stefan-Boltzmann 定律定律 ，4TAb4TEbb ，4TAb真實(shí)物體則為：真實(shí)物體則為： 整理課件圖圖1 17 7 兩黑體表面間的輻射換熱兩黑體表面間的輻射換熱)(424121TTqb 42Tb1T2T41Tb（9 9） 兩黑體表面間的輻射換熱兩黑體表面間的輻射換熱)(4241TTAb整理課件例例 題題 1-21-2o 一根水平放置的蒸汽管道，一根水平放置的蒸汽管道， 其保溫層外徑其保溫層外徑d=583 m m ， 外 表 面 實(shí) 測(cè) 平 均 溫 度 及 空 氣 溫 度 分 別， 外

19、 表 面 實(shí) 測(cè) 平 均 溫 度 及 空 氣 溫 度 分 別為為 ，此時(shí)空氣與管道外表面間的，此時(shí)空氣與管道外表面間的自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=3.42 W /(m2 K), 保溫層外表面的發(fā)射率保溫層外表面的發(fā)射率o問：（問：（1） 此管道的散熱必須考慮哪些熱量傳遞方式；此管道的散熱必須考慮哪些熱量傳遞方式； （2）計(jì)算每米長度管道的總散熱量。）計(jì)算每米長度管道的總散熱量。CtCtfw23,489 . 0量為：整理課件解：解：o（1）此管道的散熱有輻射換熱和自然對(duì)流換熱兩種）此管道的散熱有輻射換熱和自然對(duì)流換熱兩種方式。方式。o（2）把管道每米長度上的散熱量記為

20、）把管道每米長度上的散熱量記為當(dāng)僅考慮自然對(duì)流時(shí)，單位長度上的自然對(duì)流散熱量為：當(dāng)僅考慮自然對(duì)流時(shí)，單位長度上的自然對(duì)流散熱量為：lq)(,fwclttdhthdq)/(5 .156)2348(42. 3583. 014. 3mW整理課件近似地取室內(nèi)物體及墻壁的溫度為室內(nèi)空氣溫度，近似地取室內(nèi)物體及墻壁的溫度為室內(nèi)空氣溫度， 于是每于是每米長度管道外表面與室內(nèi)物體及墻壁之間的輻射為：米長度管道外表面與室內(nèi)物體及墻壁之間的輻射為：)(4241,TTdqbrl)/(7 .274)27323()27348(9 . 01067. 5583. 014. 3448mW討論：討論： 計(jì)算結(jié)果表明，計(jì)算結(jié)果表

21、明， 對(duì)于表面溫度為幾到幾十?dāng)z氏度對(duì)于表面溫度為幾到幾十?dāng)z氏度的一類表面的散熱問題，的一類表面的散熱問題， 自然對(duì)流散熱量與輻射具有相同自然對(duì)流散熱量與輻射具有相同的數(shù)量級(jí)，必須同時(shí)予以考慮。的數(shù)量級(jí)，必須同時(shí)予以考慮。整理課件0-2 0-2 傳熱過程和傳熱系數(shù)傳熱過程和傳熱系數(shù)傳熱過程的定義：兩流體間通過固體壁面進(jìn)行的換熱傳熱過程的定義：兩流體間通過固體壁面進(jìn)行的換熱2 傳熱過程包含的傳熱方式：導(dǎo)熱、對(duì)流、熱輻射傳熱過程包含的傳熱方式：導(dǎo)熱、對(duì)流、熱輻射輻射換熱、輻射換熱、對(duì)流換熱、對(duì)流換熱、熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)整理課件3 3 一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程中的熱量傳遞一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程中的熱量傳遞忽略熱輻射換熱，

22、則忽略熱輻射換熱，則左側(cè)對(duì)流換熱熱阻左側(cè)對(duì)流換熱熱阻111AhRh固體的導(dǎo)熱熱阻固體的導(dǎo)熱熱阻右側(cè)對(duì)流換熱熱阻右側(cè)對(duì)流換熱熱阻211AhRhAR 整理課件上面?zhèn)鳠徇^程中傳遞的熱量為：上面?zhèn)鳠徇^程中傳遞的熱量為：2121212111)()(AhAAhttRRRttffhhfftAkttAkff)(21傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) ，是表征傳熱過程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺，是表征傳熱過程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺，不是物性參數(shù)，與過程有關(guān)。不是物性參數(shù)，與過程有關(guān)。KmW221211111hhrrrhhk單位面積的傳熱熱阻單位面積的傳熱熱阻 傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)整理課件a k k 越大，傳熱越好。若要增大越大，傳熱越好。若要增大 k

23、k，可增大，可增大或減小21 , ,hh注意：注意：b 非穩(wěn)態(tài)傳熱過程以及有內(nèi)熱源時(shí)，不能用非穩(wěn)態(tài)傳熱過程以及有內(nèi)熱源時(shí)，不能用熱阻分析法熱阻分析法c h1、h2的計(jì)算方法及增加的計(jì)算方法及增加k值的措施是本值的措施是本課程的重要內(nèi)容課程的重要內(nèi)容整理課件第一章導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)第一章導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)整理課件o1. 1. 溫度場(chǎng)溫度場(chǎng) （1 1）定義：是指某一時(shí)刻空間所有各點(diǎn)溫度的總稱）定義：是指某一時(shí)刻空間所有各點(diǎn)溫度的總稱 （2 2）表達(dá)式：）表達(dá)式： 三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)o2. 2. 等溫面等溫面 定義：同一時(shí)刻，溫度場(chǎng)中所有溫度相同的點(diǎn)連接所定義：同一時(shí)刻，溫度場(chǎng)中所有溫度相同的點(diǎn)連

24、接所構(gòu)成的面構(gòu)成的面o3. 3. 等溫線等溫線 （1 1）定義：不同的等溫面與同一平面相交，則在此平）定義：不同的等溫面與同一平面相交，則在此平面上構(gòu)成的一簇曲線面上構(gòu)成的一簇曲線 （2 2）特點(diǎn)：溫度不同的等溫面或等溫線決不相交）特點(diǎn)：溫度不同的等溫面或等溫線決不相交 1-1 基本概念及傅立葉定律基本概念及傅立葉定律 ),(zyxft 1 1 基本概念基本概念整理課件o4. 4. 溫度梯度溫度梯度 （1 1）定義：自等溫面上某點(diǎn)到另一個(gè)等溫面，以）定義：自等溫面上某點(diǎn)到另一個(gè)等溫面，以該點(diǎn)法線方向的溫度變化率為最大。以該點(diǎn)法該點(diǎn)法線方向的溫度變化率為最大。以該點(diǎn)法線方向?yàn)榉较颍瑪?shù)值也正好等于

25、這個(gè)最大溫度線方向?yàn)榉较?，?shù)值也正好等于這個(gè)最大溫度變化率的矢量稱為溫度梯度。變化率的矢量稱為溫度梯度。（2 2）表達(dá)式：）表達(dá)式： （3 3）正向是朝著溫度增加的方向）正向是朝著溫度增加的方向kztjytixtgradtnntgradt整理課件5. 溫度降度溫度降度 （1）定義：是溫度梯度的負(fù)值）定義：是溫度梯度的負(fù)值（2）表達(dá)式：）表達(dá)式：（3）正向是朝著溫度降低的方向）正向是朝著溫度降低的方向6. 熱流矢量熱流矢量（1）熱流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積上所傳遞的熱量）熱流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積上所傳遞的熱量（2）熱流矢量：等溫面上某點(diǎn)，以通過該點(diǎn)最大熱流密）熱流矢量：等溫面上某點(diǎn)，以通過該點(diǎn)最

26、大熱流密度的方向?yàn)榉较?，?shù)值上也正好等于該方向熱流密度的矢度的方向?yàn)榉较颍瑪?shù)值上也正好等于該方向熱流密度的矢量稱為熱流矢量。量稱為熱流矢量。gradt整理課件o2 傅立葉定律傅立葉定律（1）1822年，法國數(shù)學(xué)家Fourier: kqjqiqqzyx2mW gradtAqW Agradt整理課件（2 2）熱流矢量和）熱流矢量和溫度梯度位于溫度梯度位于等溫面的同一等溫面的同一法線，但指向法線，但指向溫度降低的方溫度降低的方向，熱流矢量向，熱流矢量與溫度梯度的與溫度梯度的方向永遠(yuǎn)相反方向永遠(yuǎn)相反x0t dxdtQ一維穩(wěn)態(tài)平板內(nèi)的一維穩(wěn)態(tài)平板內(nèi)的導(dǎo)熱導(dǎo)熱t(yī)1t2整理課件o（1 1）表達(dá)式：）表達(dá)式：

27、o（2 2）表征物體導(dǎo)熱能力的大?。┍碚魑矬w導(dǎo)熱能力的大小 1-2 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)m.kW gradtq氣體液體非金屬固體金屬（3）導(dǎo)熱系數(shù)）導(dǎo)熱系數(shù) 同性材料同性材料 非同性材料非同性材料整理課件 1-3 導(dǎo)熱微分方程式導(dǎo)熱微分方程式o 1 假設(shè)條件假設(shè)條件 （1）各項(xiàng)同性的連續(xù)介質(zhì)）各項(xiàng)同性的連續(xù)介質(zhì); 既既 與材料無關(guān)與材料無關(guān) （2）常物性：導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和密度均）常物性：導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和密度均 為已知為已知 （3）有內(nèi)熱源）有內(nèi)熱源qvo 2 依據(jù)：能量守恒定律依據(jù)：能量守恒定律 導(dǎo)入與導(dǎo)出的凈熱量導(dǎo)入與導(dǎo)出的凈熱量+內(nèi)熱源內(nèi)熱源=物體內(nèi)能的增加物體內(nèi)能的增加 整理課件o 3

28、導(dǎo)熱微分方程式的推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程式的推導(dǎo)a. d 時(shí)間內(nèi)導(dǎo)入微元體的熱量時(shí)間內(nèi)導(dǎo)入微元體的熱量 - dydzdxtdydzdqdxx - dxdydytdxdydqdyydxdydztdxdydqdzz- 整理課件b. d 時(shí)間內(nèi)導(dǎo)出微元體的熱量時(shí)間內(nèi)導(dǎo)出微元體的熱量 )( dydzddxxqqdydzdqdxxdxxdxx )( dxdyddyyqqdxdydqdyydyydyydxxqqqxxdxxdxdyddzzqqdxdydqdzzdzzdzz)( 整理課件o(1)導(dǎo)入與導(dǎo)出微元體的凈熱量導(dǎo)入與導(dǎo)出微元體的凈熱量o(2)內(nèi)熱源內(nèi)熱源o(3)微元體內(nèi)能的增加微元體內(nèi)能的增加 dxdydzdqv dxdydzdtc dxdydzdxqddxdxxx dxdydzdyqddydyyy dxdydzdzqddzdzzzxtqx-整理課件o導(dǎo)熱微分方程式導(dǎo)熱微分方程式o 、 和和c均為常數(shù)時(shí)均為常數(shù)時(shí)vqztzytyxtxtc )()()( cqztytxtctv )( 222222cqtatv2整理課件1-4 導(dǎo)熱過程的單值性條件導(dǎo)熱過程的單值性條件o 1 幾何條件幾何條件 物體的幾何形狀和大小物體的幾何形狀和大小o 2 物理?xiàng)l件物理?xiàng)l件 物性參數(shù)是否隨時(shí)間變化；是否有內(nèi)熱源物性參數(shù)是否隨時(shí)間變化；是否有內(nèi)熱源o 3 時(shí)間條件時(shí)間條件