高等傳熱學(xué)第5章

高 等 傳 熱 學(xué)第五章相變導(dǎo)熱高 等 傳 熱 學(xué)目錄一、一維相變導(dǎo)熱二、固相熱容可忽略時(shí)的相變導(dǎo)熱三、相變問題的精確解四、求解相變問題的積分解高 等 傳 熱 學(xué)相變：物質(zhì)集態(tài)或組織結(jié)構(gòu)的變化固液相變過程：液相由于冷卻而凝固成固相，或固相由于受熱而變成液相的熔化過程物理現(xiàn)象：冰層的形成、大地的融冰、鋼錠及鑄件的凝固、食品的冷凍相變導(dǎo)熱過程特點(diǎn)：固、液兩相之間存在著移動(dòng)的分界面或分界區(qū)域，直至相變過程結(jié)束在相變過程中，有相變潛熱的釋放(凝固)或吸收(熔化)高 等 傳 熱 學(xué)一、一維相變導(dǎo)熱一維相變過程示意圖(a)凝固（b)熔化高 等 傳 熱 學(xué)固相區(qū)溫度：

固相區(qū)導(dǎo)熱微分方程：

液相區(qū)溫度：

液相區(qū)導(dǎo)熱微分方程：

相界面邊界條件：

能量平衡條件：導(dǎo)出控制容積的凈熱量等于凝固過程的放熱量

高 等 傳 熱 學(xué)

取全導(dǎo)數(shù)

高 等 傳 熱 學(xué)二、固相熱容可忽略時(shí)的相變導(dǎo)熱湖面上水的結(jié)冰過程湖水初始溫度

湖面上環(huán)境溫度

如果在結(jié)冰過程中，由于冰溫度的降低放出的熱量比相變潛熱小得多，因此，在湖水整個(gè)結(jié)冰過程中，可以忽略冰層熱容的作用。冰層中的溫度分布在任何時(shí)刻都是一條直線，但直線的斜率隨時(shí)間而變化

高 等 傳 熱 學(xué)冰層內(nèi)溫度場(chǎng)微分方程及定解條件

引入無量綱變量和參數(shù)

高 等 傳 熱 學(xué)

冰層厚度隨時(shí)間的變化高 等 傳 熱 學(xué)

冰層厚度將隨時(shí)間的推移而一直增大

湖水不會(huì)結(jié)冰

冰層厚度按時(shí)間的平方根增加高 等 傳 熱 學(xué)三、相變問題的精確解半無限空間過冷液體的凝固過程半無限空間內(nèi)過冷液體的凝固過程非常緩慢地冷卻液體，則可把液體的溫度降低到相變溫度以下，這一狀態(tài)下的液體稱為過冷液體。在過冷液體到某一臨界溫度以后，液體變會(huì)開始凝固，凝固時(shí)放出的相變熱會(huì)提高過冷液體的溫度高 等 傳 熱 學(xué)液相內(nèi)導(dǎo)熱微分方程

界面上數(shù)學(xué)描述

固相溫度為均勻溫度

高 等 傳 熱 學(xué)半無限空間內(nèi)的凝固過程半無限空間內(nèi)的凝固過程

高 等 傳 熱 學(xué)數(shù)學(xué)描述

相界面耦合條件：

高 等 傳 熱 學(xué)

高 等 傳 熱 學(xué)四、求解相變問題的積分法半無限空間內(nèi)熔化過程

高 等 傳 熱 學(xué)過余溫度

數(shù)學(xué)描述

相界面條件

高 等 傳 熱 學(xué)

液相溫度分布

高