導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱ppt課件

1、作 業(yè)1-1、1-9、1-12、1-171.經(jīng)過(guò)平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱112txttt12ttq單層= const121211ffttqhh知識(shí)回想：2.經(jīng)過(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱= const)ln()ln(112121rrrrtttt21221mW)ln(ddrrttrrtqww單層：12212 ln()2wwttrlqr rl12212 ln()2wwlttqrqr r1221 1122q111ln222fflttrrhrr h3.變截面或變熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱問(wèn)題 1221)(ttdtttt120(1)2ttb0(1)bt1212)()()(2121ttttdttxAdxttxxxtxAtdd)()(2-4 經(jīng)

2、過(guò)肋片的導(dǎo)熱青藏鐵路七彩虹顯卡散熱片高頻焊翅片管暖氣片 2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱肋片它是指那些從根底外表上伸展出來(lái)的固體外表。肋的主要作用是經(jīng)過(guò)提高面積來(lái)提高傳熱量。添加可采取的措施：2減小熱阻：增大換熱面積 A 也能添加傳熱量1212 11fftth AAh A2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱1添加溫差，受工藝條件限制金屬壁普通很薄( 很小)、熱導(dǎo)率很大，故導(dǎo)熱熱阻普通可忽略。增大h1、h2，但提高h(yuǎn)1、h2并非恣意的。翅片管的傳熱原理a加翅片之前，傳熱面的“瓶頸效應(yīng)b加翅片后，“瓶頸消除，熱流大大添加a b2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱A=A1A1A2A=A1+A2在一些換熱設(shè)備中，在換熱面上加裝肋片是增大換

3、熱量的重要手段。2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱肋片導(dǎo)熱是穩(wěn)態(tài)過(guò)程如何了解？2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱一、經(jīng)過(guò)等截面直肋導(dǎo)熱的分析和計(jì)算1確定肋片的溫度沿導(dǎo)熱熱流傳送的方向變化情況。 溫度場(chǎng) 2確定經(jīng)過(guò)肋片的散熱熱流量多少。 熱流量分析肋片導(dǎo)熱的目的假設(shè)肋片長(zhǎng)度方向的溫度不均可以忽略的話，肋片中的溫度分布應(yīng)是二維的。但是，假設(shè)肋片很薄，導(dǎo)熱系數(shù)很大，肋片厚度方向的溫差近似可以忽略，那么肋片中的溫度常僅是高度x的函數(shù)。2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱將肋片外表的散熱量虛擬為肋片中的內(nèi)熱源來(lái)處置，該問(wèn)題最終可簡(jiǎn)化為一維、穩(wěn)態(tài)、含有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱問(wèn)題。2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱導(dǎo)熱微分方程：()()()ttttcxxyyzz()

4、0txx 內(nèi)熱源強(qiáng)度確實(shí)定：設(shè)橫截面積為Ac，界面周長(zhǎng)為P。對(duì)dx的微元段進(jìn)展分析。cch dxt tht t=dxPPAA（- ）（- ）2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱令:constcAhPmtt222ddmx方程的通解為：mxmxecec21cht t()0tPxxA（ - ）導(dǎo)熱微分方程變?yōu)椋簽槌?shù)2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱mxmxecec21第一個(gè)邊境條件是：000,xtt，在x=H 的邊境處，有三種情況：2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱采用第二種情況，頂端絕熱：0,0dtdxHdxdx，1020mHmHmHmHmHmHeceeecee0ch ()ch()m HxmH等截面直肋內(nèi)的溫度分布：mxmxecec

5、21sinhcosh22xxxxeeeexx000,xtt，hyperbolic cosin 等截面直肋片中的溫度變化:0ch ()ch()m HxmH2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱)(th)(th000mHmhPmHmAdxdAcx肋端過(guò)余溫度： 即 xH 處：00ch ()1ch()ch()Hm HxmHmH0ch ()ch()m HxmH2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱由肋片散失的全部熱流量都必需經(jīng)過(guò)肋的根部，在此處運(yùn)用傅立葉定律，可得0()hPth mHm例1：如下圖的長(zhǎng)為30cm，直徑為12.5mm的銅桿，導(dǎo)熱系數(shù)為386W/(mK)，兩端分別緊固地銜接在溫度為200的墻壁上。溫度為38的空氣橫向擦過(guò)

6、銅桿，外表傳熱系數(shù)為17W/(m2K)。求桿散失給空氣的熱量是多少? 30cm t0=200=386W/(mK)h=17W/(m2K),tf=38 t0=200d=12mm解：這是一等截面直肋且一端為絕熱邊境條件的一維導(dǎo)熱問(wèn)題。由于物理問(wèn)題對(duì)稱，可取桿長(zhǎng)的一半作研討對(duì)象。此桿的散熱量為實(shí)踐散熱量的一半。)(th00mHmAdxdAcxcAhPm整個(gè)桿的散熱量為： 12754. 30125. 043860125. 017mAhPmcWthmHmAc71.14)15. 0754. 3(754. 3)38200(0125. 04386)(th202/1W42.2971.142221二、肋片效率 肋片

7、的實(shí)踐散熱量與假定整個(gè)肋片外表都處在肋基溫度t0時(shí)的理想散熱量0 的比值。對(duì)于等截面直肋：故肋效率只與mH有關(guān)。2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱000()()fhPth mHth mHmhPHmH2lPlc1322222VhPh lmHHHAlhHhHHHA可見(jiàn)，f 效率 與參量 有關(guān)。2321HAhVfth(mH)mHcAhPm2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱mHmHthf)( 影響肋片效率的要素：肋片資料的熱導(dǎo)率 、肋片外表與周圍介質(zhì)之間的外表傳熱系數(shù) h、肋片的幾何外形和尺寸(P、A、H)。導(dǎo)熱率愈大，肋片效率愈高；肋片愈高，肋片效率愈低，肋片不宜太高；肋片愈厚，肋片效率愈高；h愈大，即對(duì)流換熱愈強(qiáng)，肋片效

8、率愈低。13222VhmHHA2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱故普通在外表傳熱系數(shù)較低的一側(cè)加裝肋片。肋片散熱量的工程計(jì)算方法：2計(jì)算出理想情況下的散熱量0=hA(t0- t)1由圖線或計(jì)算公式得到f3由式 = f0 計(jì)算出實(shí)踐散熱量2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱圖圖220 等厚環(huán)肋的效率曲線等厚環(huán)肋的效率曲線闡明：(1) 上述推導(dǎo)中忽略了肋端的散熱以為肋端絕熱。對(duì)于普通工程計(jì)算，尤其高而薄的肋片，足夠準(zhǔn)確。假設(shè)必需思索肋端散熱，?。篐c=H + /2.2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱例2：兩種幾何尺寸完全一樣的等截面直肋，在完全一樣的對(duì)流環(huán)境(即外表傳熱系數(shù)和流體溫度均一樣)下，沿肋高方向溫度分布曲線如下圖。請(qǐng)判別兩種

9、資料導(dǎo)熱系數(shù)的大小和肋效率的高低? xt0t12t0ch ()ch()m HxmHmHmHthf)(01ch()HmHcAhPm三、肋片的優(yōu)化2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱假定外表傳熱系數(shù)h堅(jiān)持常數(shù)，對(duì)流散熱的熱流密度q將沿肋高逐漸下降，因此，肋基處資料的利用率明顯高于接近肋端的部分，最正確的肋片型式就是希望單位分量的肋片資料發(fā)揚(yáng)一樣的作用，或者說(shuō)在給定的散熱量下，使肋的資料耗費(fèi)量最小。2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱實(shí)際研討闡明肋片的外形是圓弧的時(shí)候最正確。但實(shí)踐上，由于制造工藝的緣由，工程上常用簡(jiǎn)單的三角形截面直肋替代實(shí)際分析得出的最優(yōu)肋型。2. 最小分量的矩形肋尺寸的優(yōu)化同樣是矩形肋片，在總重一定的情況下

10、，可以制形成細(xì)長(zhǎng)的，也可以是短厚的外形，其換熱量也不一樣2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱對(duì)于矩形肋片，其單位長(zhǎng)度的分量與肋片的截面 A 面積成正比。AH矩形肋片總散熱量的計(jì)算公式為：0c0th()=hthmHcAmmHA P（）可得肋片的最正確厚度和高度，此時(shí)肋端過(guò)余溫度為=d0dH常量當(dāng)00.457HcAhPm01ch()HmH=11h導(dǎo) 熱 熱 阻對(duì) 流 熱 阻0.25h對(duì)于實(shí)踐問(wèn)題，修正為：四、何時(shí)加肋對(duì)傳熱有利2-4 經(jīng)過(guò)肋片的導(dǎo)熱小 結(jié)1212 11fftth AAh A0ch ()ch()m HxmH)(th0mHmhP二、熱流量一、溫度場(chǎng)三、肋片效率()tth mHmH13222VhmHH

11、Af0() ()hPHtt 作 業(yè)2-2、2-6、2-10、2-18、2-35、2-52、2-55思索題：有兩位同窗對(duì)直肋的溫度計(jì)算方法發(fā)生爭(zhēng)論。一位同窗以為該問(wèn)題不能用導(dǎo)熱微分方程式求解，另一位那么以為可以。他對(duì)這個(gè)問(wèn)題有什么看法？4. 熱阻及接觸熱阻熱阻：熱量轉(zhuǎn)移過(guò)程的阻力。 過(guò)程中的轉(zhuǎn)換量過(guò)程中的阻力過(guò)程中的動(dòng)力接觸熱阻：由于壁面之間貼合不嚴(yán)密，存在空隙，空隙中存在的流體引起的傳熱阻力 。當(dāng)空隙中充溢導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于固體的氣體時(shí)，接觸熱阻的影響更突出。二、經(jīng)過(guò)圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱13ABcAABttqr13()ABcAABttqr1當(dāng)q=const時(shí)，接觸熱阻 rc ，tc。( 2 )當(dāng)t=const時(shí)，q隨rc而下降。3即使rc 不是