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IP屬地：湖北 上傳時間：2023-11-28 格式：PPT 頁數(shù)：26 大小：235.01KB 積分：30 舉報 版權申訴

一、熱量傳輸?shù)幕痉绞?導熱:溫度不同的物質由于直接接觸，沒有物質的相對宏觀運動時發(fā)生的熱量傳輸現(xiàn)象。2

對流傳熱:指流體中各部分間發(fā)生相對位移而引起的熱傳遞現(xiàn)象。3輻射傳熱:物質靠電磁波的發(fā)射與吸收來進行能量傳遞的過程.前兩種傳熱方式都需要物體的直接接觸，才能實現(xiàn)熱量的傳遞，而輻射傳熱則無須物體的接觸?！?.1熱量傳輸?shù)幕靖拍疃?、溫度場、等溫面和溫度梯?溫度場：物體溫度隨空間坐標的分布和隨時間的變化規(guī)律叫溫度場。t=f(x,y,z,

)如果溫度僅是坐標的函數(shù)而與時間無關，即則此溫度場為穩(wěn)態(tài)溫度場，此時溫度場的表達式為：

t=f（x,y,z）2穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)傳熱發(fā)生在穩(wěn)態(tài)溫度場內的傳熱叫穩(wěn)態(tài)傳熱。發(fā)生在非穩(wěn)態(tài)溫度場中的傳熱即為非穩(wěn)態(tài)傳熱。3等溫面(線)在溫度場中的某一瞬間，所有溫度相同的各點組成的一個空間曲面叫等溫面。在該面上，各點都具有同一個溫度值。任意一平面與等溫面相交的交線叫等溫線,或定義為:在溫度場中某一瞬間,所有溫度相同的點組成的一條空間曲線叫等溫線。4溫度梯度：（溫度場中任意一點沿等溫面法線方向的溫度增加率）等溫面沿法向方向的方向導數(shù)叫溫度梯度。三、傅立葉導熱定律熱流量：用Q來表示，單位為W。熱通量：亦稱熱流密度,用q表示單位為:W/m2

四、導熱系數(shù)與熱量傳輸系數(shù)1導熱系數(shù)λ：沿熱流方向的單位長度上，溫度降低1℃時通過單位面積的導熱量。

2熱量傳輸系數(shù)α

(熱擴散率，熱擴散系數(shù))：說明物質內部熱量的傳輸速率m2/sW/(m·℃)一微分方程的導出在流場中，取一邊長分別為dx、dy、dz的微元體作，根據(jù)能量守恒有：§7.2傅里葉-克希荷夫導熱微分方程單位時間輸入控制體的熱量單位時間輸出控制體的熱量單位時間控制體生成的熱量單位時間控制體內能的變化-+=導熱微分方程的微元控制體XZY0OPxOPyIPzOPzIPyIPxdxdydz前述能量守恒方程為：IP－OP+R=S

現(xiàn)分析每一項的具體形式，從而得到傳熱微分方程。1IP

項：即單位時間輸入控制體的熱量。

IP=IPx

＋

IPy

＋

IPz

IPx

：即單位時間從控制體左側(X方向)輸入控制體的熱量。IPx=qx

dydz

IPy

：即單位時間從控制體后側(Y方向)輸入控制體的熱量。IPy=qy

dxdz

IPz

：即單位時間從控制體下側(Z方向)輸入控制體的熱量。IPz=qz

dxdy

OPy

:即單位時間從控制體前側(Y方向)輸出的熱量

OPz

：即單位時間從控制體上方(Z方向)輸出的熱量2OP

項：單位時間輸出控制體的熱量：

OPx

：即單位時間從控制體右側(X方向)輸出的熱量則控制體在單位時間內各方向的熱量收支差：3R項：單位時間控制體生成的熱量即內熱源，如伴隨有化學反應，電熱效應等。若在單位時間內，單位體積的物體生成的熱量為:qv

（單位體積的發(fā)熱率）。則控制體在單位時間生成熱為：

qv

dv=qv

dx

dy

dzw若在單位時間內單位體積的流體由于粘性力的作用而產生的摩擦熱為Φ

，則控制體在單位時間內產生的摩擦熱為Φdv

。

4積蓄項S

即微元控制體單位時間單位體積的流體吸收（或放出熱量）熱量后其內能（熱焓）的變化：對于不可壓縮流體:ρ=Const，CV≈Cp

則上式為：對整個控制體而言，將上述各項代入能量守恒方程得：導熱情況下，由傅立葉導熱定律得：代入上述方程得：對于各向同性的材料：λx=λy=λz

，且取平均溫度下的值，則λx=λy=λz=λ=Const，上式變?yōu)椋菏街校簾崃總鬏斚禂?shù)而：式中，ux、uy、uz分別為流體在各方向的速度。m2/s由此得到熱量傳輸微分方程。方程中各項的物理意義如下：[參見P87，式(9.15)]熱焓變化對流傳熱量導熱（擴散熱）量內熱源

熱量蓄積

(生成熱摩擦熱)二固體的導熱微分方程式在固體中，由于沒有宏觀的運動，故熱量傳輸微分方程式中的速度分量為零，且摩擦熱也為零，即：

此即為固體導熱微分方程的一般形式[參見P87，式(9.19)]

，對該方程求解，即可得到物體內部的溫度分布（場）。對于不同的具體情況還可進一步簡化。

（1）無內熱源時，qv=0,有：（3）對于一維非穩(wěn)態(tài)導熱：（2）若是穩(wěn)定態(tài)導熱；?t/?τ=0有：三

熱量傳輸微分方程的定解條件熱量傳輸微分方程是用數(shù)學形式表達出了熱量傳輸（對流、導熱）過程的不均勻溫度場的變化規(guī)律。不同的導熱、對流換熱過程，都能用其來描述。實際傳熱總是在特定的位置、時間和容積空間內進行。因此要確定一個具體傳熱問題的解，就必須充分的給出所研究具體問題的條件，即微分方程的定解條件。定解條件分為以下幾類：

1幾何條件給出參與過程的物體的幾何尺寸的大小、形狀。

2物理條件給出外界介質和物體的物性參數(shù)值，它包括隨溫度改變的函數(shù)關系式。如：

λ=f(t)；ρ=f(t)

；Cp=f(t)

如果有內熱源，還須給出的函數(shù)關系或數(shù)值的大小。

3時間條件，即初始條件傳熱過程開始時刻物體內的溫度分布，可表示為：

τ=0，t=f(x、y、z)，

最簡單的初始條件是開始時刻物體內各點具有均勻的溫度值即：

τ=0，t=Const

對于穩(wěn)態(tài)傳熱，則由于溫度分布與時間無關，只是坐標的函數(shù)，則不存在時間條件。4邊界條件

說明物體邊界上傳熱過程進行的特點。對于對流傳熱問題還須給出溫度邊界條件和速度邊界條件。溫度邊界條件是指物體邊界上的溫度特征和換熱情況，常見的溫度邊界條件可分為三類:

(1)第一類邊界條件

是給定邊界溫度隨時間的變化規(guī)律,

t｜w=f(τ),

最簡單的是在傳熱過程中，邊界上的溫度始終為一常數(shù)，即：

t｜w=Const

(2)第二類邊界條件

是給定邊界上的熱通量隨時間的變化規(guī)律即:

qw=-λ(?t/?ｎ)w=f（τ）

qw

可以是一常數(shù)，亦可以是時間的函數(shù)。此類邊界條件較特殊的是在邊界上完全絕熱。

即:qw=0亦即

-λ(

?t/?n)w=0

即邊界上的導熱熱通量等于零。所以說它是第二類邊界條件的一種特殊情況。

(3)第三類邊界條件（對流邊界條件）給出物體周圍介質的溫度tf

和物體表面之間的對流