傳熱學(xué)第四版PPT演示文稿

1、1,2,3,4,1、加熱或冷卻過程的分析解法（分離變量法,邊界條件： (第三類,厚度 2 的無限大平壁，、a 為已知常數(shù)；=0時(shí)溫度為 t0; 突然把兩側(cè)介質(zhì)溫度降低為 t 并保持不變；壁表面與介質(zhì)之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。兩側(cè)冷卻情況相同、溫度分布對(duì)稱。中心為原點(diǎn),初始條件,3-3 一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析解,導(dǎo)熱微分方程,5,采用分離變量法求解：取,6,只為 的函數(shù),只為 x 的函數(shù),只能為常數(shù),7,傅里葉準(zhǔn)則 無量綱時(shí)間,無量綱距離,可以證明：若保持過余溫度的定義不變，上述公式 同樣適用于加熱過程,8,此處Bn為離散面(特征值),滿足下列方程,9,若Fo0.2(正規(guī)狀態(tài),對(duì)于 Fo0.2

2、時(shí)無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程：溫度場(chǎng) 可按上式計(jì)算；也可用計(jì)算線圖（諾謨圖,10,和溫度無關(guān),當(dāng)Fo0.20 (正規(guī)狀態(tài),正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段,11,對(duì)于無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程,溫度場(chǎng)按前面原始的計(jì)算式計(jì)算 (3-19,經(jīng)過 秒鐘、每平方米平壁放出或吸收的熱量,12,對(duì)于第一類和第二類邊界條件下無限大平壁的加熱或冷卻過程的分析解與計(jì)算線圖可參見有關(guān)文獻(xiàn),13,對(duì)無限大平板，長(zhǎng)圓柱體及球： 及 可用一通式表達(dá)Fo0.20 (正規(guī)狀態(tài),此處的A，B及函數(shù) 見P74表3-2,14,I. 近似擬合公式,對(duì)上述公式中的A，B，1，J0 可用下式擬合 式中常數(shù)a ,b ,c ,d 見P75表3-

3、3 a,b,c,d見P75表3-4,15,和時(shí)間無關(guān),II. 海斯勒?qǐng)D法,平均過余溫度,16,17,2、Fo準(zhǔn)則對(duì)溫度分布的影響,傅里葉準(zhǔn)則（無量綱時(shí)間,1）、Fo0.2時(shí)無量綱溫度可以表達(dá)(正規(guī)狀態(tài)),兩邊取對(duì)數(shù),Bi和位置 x/ 的函數(shù),18,與時(shí)間無關(guān)；只取決于第三類邊界條件、平壁的物性與幾何尺寸,當(dāng)平壁及其邊界條件給定后，m 為一 個(gè) 常數(shù)，它與時(shí)間 、地點(diǎn) x/ 無關(guān),表明：Fo0.2時(shí)（* 0.22/a）平壁內(nèi)所有各點(diǎn)過余溫度的對(duì)數(shù)都隨時(shí)間按線性規(guī)律變化，變化曲線的斜率都相等,正規(guī)狀況階段：初始溫度分布 的影響已消失 非正規(guī)狀況階段,19,將上式兩邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo),m的物理意義：過余溫

4、度對(duì)時(shí)間 的相對(duì)變化率1/s；冷卻率或加熱率,總之： Fo0.2 時(shí)，正規(guī)狀況階段；各處 m 相同，不 隨時(shí)間變化；m 數(shù)值取決于物體的物性、幾何形狀與 尺寸以及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),不僅無限大平壁，其他形狀的物體溫度也具有類似的變化規(guī)律,20,非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程可 以分為三個(gè)階段： a)初始階段 b) 正規(guī)狀況階段 c) 新的穩(wěn)態(tài),2）、Fo0.2時(shí)是瞬態(tài)溫度變化的初始階段或非正規(guī) 狀況階段。各點(diǎn)溫度變化速率不同,21,3、Bi準(zhǔn)則對(duì)溫度分布的影響,無限大平板在冷卻時(shí)，其第三類邊界條件,畢渥準(zhǔn)則,22,點(diǎn)O距壁面的距離為 /h 或 /Bi,任何時(shí)刻，壁表面溫度分布的切線都通過坐標(biāo)為 （+ /h，t）的O點(diǎn),第三類邊界條件的定向點(diǎn),23,第三類邊界條件的定向點(diǎn)O: （+ /h，t）或（ + /Bi，t,當(dāng) Bi 時(shí)，意味著表面?zhèn)鳠?系數(shù) h （Bi=h / ），對(duì)流 換熱熱阻趨于0。平壁的表面溫 度幾乎從冷卻過程一開始，就 立刻降到流體溫度 t 。 定向點(diǎn)O就在平壁表面上,24,當(dāng)Bi0時(shí)，意味著物體的熱導(dǎo)率很大、導(dǎo)熱熱阻 0（Bi=h/ ）。物體內(nèi)的溫度分布趨于均勻一致。 定向點(diǎn)O在無限遠(yuǎn)處,定向點(diǎn)O: （ + /Bi ，t,當(dāng)0Bi時(shí)，定向點(diǎn)O坐標(biāo)為 （ + /Bi ，t）或（- - /Bi ，t