傳熱導(dǎo)熱傳熱導(dǎo)熱PPT教程

1、傳熱導(dǎo)熱傳熱導(dǎo)熱PPT教程常見現(xiàn)象常見現(xiàn)象常見現(xiàn)象常見現(xiàn)象傳熱學(xué)是一門研究熱量傳遞規(guī)律的科學(xué)。但凡有溫度差的地方，熱量就會自發(fā)地由高溫物體向低溫物體傳遞。由于自然界和消費過程中溫度差是到處存在的，因此，熱量傳遞是一種普遍的現(xiàn)象。本章主要介紹熱量傳遞的根本規(guī)律、根本定律、傳熱量的計算、改善熱量傳遞的有關(guān)途徑。傳熱學(xué)內(nèi)容熱傳遞的根本知識導(dǎo)熱對流換熱輻射換熱綜合傳熱掌握傳熱學(xué)1、 傳熱過程在工業(yè)消費中的應(yīng)用加熱或冷卻換熱 保溫 強化傳熱過程 削弱傳熱過程 2.1 熱傳遞的根本知識內(nèi)容1傳熱過程在工業(yè)消費中的應(yīng)用2傳熱的三種根本方式2、 傳熱的三種根本方式 (1)熱傳導(dǎo)：熱量從物體內(nèi)溫度較高的局部傳遞

2、到溫度較低的局部，或傳遞到與之接觸的另一物體的過程稱為熱傳導(dǎo)，又稱導(dǎo)熱。它是依靠物質(zhì)的分子、原子或者自由電子等微粒的熱運動來傳遞熱量的。特點：沒有物質(zhì)的宏觀位移氣體 分子做不規(guī)那么熱運動時互相碰撞的結(jié)果固體 導(dǎo)電體：自由電子在晶格間的運動 非導(dǎo)電體：通過晶格構(gòu)造的振動來實現(xiàn)的液體 機理復(fù)雜2.1 熱傳遞的根本知識2.1 熱傳遞的根本知識(2)、熱對流與對流換熱：依靠流體的運動，把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對流。熱對流是由于流體各局部發(fā)生相對位移而引起的能量傳遞，同時還包括流體各局部之間的導(dǎo)熱。工程上所遇到的不是純粹的流體內(nèi)部的熱對流，而是流體與固體壁直接接觸時的換熱過程，即對流換熱，

3、它是對流和導(dǎo)熱兩種方式的結(jié)合作用的結(jié)果。2、 傳熱的三種根本方式 2.1 熱傳遞的根本知識2.1 熱傳遞的根本知識(3)、熱輻射和輻射換熱：物體以電磁波方式向外傳播熱量的過程稱熱輻射。被傳遞的熱量稱為輻射熱。高溫物體向低溫物體輻射的能量大于低溫物體向高溫物體輻射的能量，總的結(jié)果是熱量由高溫物體傳向低溫物體。這種互相不接觸的物體外表之間，或物體外表與周圍氣體之間發(fā)生的互相輻射進展熱量交換的現(xiàn)象，稱輻射換熱。2、 傳熱的三種根本方式 2.1 熱傳遞的根本知識說明以上三種熱傳遞的根本方式，在實際熱量傳遞過程中，往往不是單獨進展的，常常是一種形式伴隨著另一形式而同時出現(xiàn)。是三種根本方式的復(fù)雜組合。2.

4、1 熱傳遞的根本知識2.2 導(dǎo) 熱1、導(dǎo)熱的根本概念及定律：主要介紹導(dǎo)熱的根本概念、根本定律、導(dǎo)熱量的計算(平壁、筒壁、球壁)(1) 溫度場：在某一瞬間，物體內(nèi)部所有各點溫度的分布情況。溫度場內(nèi)各點的溫度有可能各不一樣，某一給定點的溫度也可能隨著時間的延續(xù)而發(fā)生變化。所以，溫度場內(nèi)的溫度是空間和時間的函數(shù)。溫度場表示為上式的溫度t不僅與坐標(biāo)x、t、z有關(guān)，而且和時間t有關(guān)，即：這樣的溫度場 不穩(wěn)定溫度場分兩種：加熱冷卻1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱當(dāng)即溫度不隨時間而變化，稱穩(wěn)定溫度場。分三種三維二維一維重點研究一維穩(wěn)定溫度場1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱(2) 等溫面和等溫線：

5、同一時刻，溫度場中所有溫度一樣的點連接所構(gòu)成的面，稱等溫面。不同的等溫面與同一平面相交，那么在此平面上構(gòu)成一簇線，稱等溫線。等溫面可以是平面，也可以是曲面。等溫線同樣可以是直線或曲線。結(jié)論兩個不同溫度的等溫面或兩條不同溫度的等溫線絕不會彼此相交；溫度面或等溫線上無熱量的傳遞；物體內(nèi)溫度場常用等溫面或等溫線表示1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱自等溫面上的某點出發(fā)，沿不同方向到達另一等溫面，將發(fā)現(xiàn)單位間隔 溫度變化，即溫度的變化率，具有不同的數(shù)值。自等溫面上某點到達另一個等溫面，以該點法線方向的溫度變化率為最大。以該點法線方向為方向，數(shù)值也正好等于這個最大溫度變化率的矢量稱溫度梯度。表示為：

6、/m1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱(3) 溫度梯度：溫度梯度的大小等于等溫面法線方向單位間隔 上溫度改變的數(shù)量，它表示溫度變化的強弱。它是矢量，其正方向是朝溫度升高的方向。1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱(4) 熱流和傳熱量：單位時間內(nèi)通過單位面積上所傳遞的熱量稱熱流。用“q表示，單位W/m2熱流是矢量，其正方向朝溫度降低方向，與溫度梯度的正方向相反。單位時間內(nèi)，通過總傳熱面積上所傳遞的熱量稱傳熱量。用“Q表示，單位W即：W1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱其特點是：發(fā)生在不穩(wěn)定溫度場中的傳熱稱不穩(wěn)定傳熱。其特點是：物體被加熱和被冷發(fā)生在穩(wěn)定溫度場內(nèi)的傳熱稱穩(wěn)定傳熱。(5)

7、穩(wěn)定傳熱和非穩(wěn)定傳熱：1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱(6) 傅立葉(Fourier J.)定律單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量與溫度梯度成正比。對一維溫度場：W/m2W/m2式中：在x方向的溫度梯度，/m- 比例系數(shù)，稱導(dǎo)熱系數(shù)，w/m1、導(dǎo)熱的根本概念及定律：2.2 導(dǎo) 熱7、導(dǎo)熱系數(shù)2) 意義：是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)，隨物質(zhì)的溫度和種類不同而不同，它說明物質(zhì)的導(dǎo)熱才能大小。3) 導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為：或式中：t 、o 分別為材料在t、0的導(dǎo)熱系數(shù) ，w/m1)定義：其數(shù)值單位時間內(nèi)，每單位長度上溫度降低1時，單位面積上所通過的熱量。1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱說明在實際計算時

8、，導(dǎo)熱系數(shù)值常取物體兩極端溫度的算術(shù)平均值。即：或：4)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)：表2-1,與氣體的壓力無關(guān)，隨溫度的升高而增大?；旌蠚怏w的導(dǎo)熱系數(shù)不遵循加和法那么，用實驗測定。 1、導(dǎo)熱的根本概念及定律2.2 導(dǎo) 熱5)液體的導(dǎo)熱系數(shù)：表2-2,除水和甘油外，其它液體的導(dǎo)熱系數(shù)均隨溫度的升高而略有減小。隨固體的種類不同而不同，其中金屬中的銀導(dǎo)熱性為最好。金屬：2.3417.6w/m，金屬的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而降低。金屬內(nèi)含有雜質(zhì)時，其導(dǎo)熱系數(shù)大大減小。6)固體的導(dǎo)熱系數(shù)：2.2 導(dǎo) 熱1、導(dǎo)熱的根本概念及定律：影響該類材料的導(dǎo)熱系數(shù)的因素很多。有溫度、材料的氣孔率、濕度等，一般在0.0253.0w/

9、m。溫度升高，這類材料除鎂磚外，其導(dǎo)熱系數(shù)隨之增大。工程上把t2)。導(dǎo)熱微分方程：積分后得：利用邊界條件求積分常數(shù)C1和C24、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱依邊界條件：在x=0處，t=t1在x=處，t=t2代入上式得：溫度分布方程當(dāng)求壁內(nèi)溫度最高位置時，對上式求導(dǎo)令其為零，那么得最高溫度和其位置。說明4、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱導(dǎo)熱微分方程：積分后得：邊界條件：在r=rO處，t=tW長圓柱體：半徑為rO,外表溫度為tw，均勻內(nèi)熱源qV，一維穩(wěn)定圓柱坐標(biāo)系導(dǎo)熱。(2) 長圓柱體和圓筒壁：4、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱由于溫度分布的對稱性，其最

10、高溫度必在圓柱體的中心，即：在r=0處，得：C1=0將積分常數(shù)代入上式得溫度分布方程4、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱軸心最高溫度：圓筒壁：內(nèi)、外半徑為r1、r2，內(nèi)、外壁面溫度為t1、t2，導(dǎo)熱系數(shù)為，均勻內(nèi)熱源為qV。只是邊界條件不同而異。邊界條件：r=r1 時，t=t1r=r2 時，t=t24、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱而：溫度分布方程4、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱(3) 球體半徑為ro的球體，內(nèi)熱源為qV,導(dǎo)熱系數(shù)為，球外壁溫度為tw。球坐標(biāo)系下一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。導(dǎo)熱方程為：積分后：4、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)定態(tài)導(dǎo)熱(一維)2.2 導(dǎo) 熱邊界條件：當(dāng)r=ro時，t=tw得積分常數(shù)為：C1=0溫度分布方程4、具有內(nèi)熱源的穩(wěn)