化工傳遞過程第六章能量傳遞概論與能量方程課件

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x方向

z方向

y方向用應(yīng)力表示的運(yùn)動(dòng)方程：-粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程

（Navier-Stokes方程）可以寫成向量方程：-對(duì)于不可壓縮流體:-第三節(jié)、邊界層積分動(dòng)量方程一、推導(dǎo)-卡門邊界層積分動(dòng)量方程--距平板前緣x處的局部范寧摩擦因數(shù)f為：當(dāng)平板寬度為b，長(zhǎng)度為L(zhǎng)時(shí)流體對(duì)壁面所施加的總曳力為：平均曳力系數(shù)為：與精確解比較：-第二篇熱量傳遞第六章熱量傳遞概論與能量方程第七章熱傳導(dǎo)第八章對(duì)流傳熱-第六章熱量傳遞概論與能量方程熱量傳遞重要意義：熱量傳遞與動(dòng)量、質(zhì)量傳遞有密切關(guān)系：（通量）＝—（擴(kuò)散系數(shù)）×（濃度梯度）ν，α，DAB

分別稱為動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)、熱量擴(kuò)散系數(shù)和質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)-第一節(jié)、熱量傳遞的基本方式一、

熱傳導(dǎo)（又稱導(dǎo)熱）（conduction）：熱量不依靠宏觀混合運(yùn)動(dòng)而從物體中的高溫區(qū)向低溫區(qū)移動(dòng)的過程熱傳導(dǎo)可發(fā)生在物體內(nèi)部或直接接觸的物體之間1）傅立葉定律（Fourier’sLaw）——描述熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的物理定律：-二、對(duì)流傳熱（convection）對(duì)流傳熱僅發(fā)生在流體中，因此它與流體的流動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)。流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱交換。牛頓冷卻定律——對(duì)流傳熱基本方程式強(qiáng)制對(duì)流（forcedconvection）自然對(duì)流（naturalconvection-三、熱輻射（又稱輻射）（radiation）因熱的原因而產(chǎn)生的電磁波在空間的傳遞。斯蒂芬（Stefan）—玻爾茲曼（Boltzmann）定律——描述熱輻射的基本定律-第二節(jié)、能量方程能量守衡（熱力學(xué)第一定律）

一、能量方程的推導(dǎo)體系能量的變化＝體系吸收的熱—對(duì)環(huán)境所做的功。-拉格朗日觀點(diǎn)，取微元，跟隨觀察某一瞬時(shí)，微元體質(zhì)量為ρdxdydz:流體內(nèi)能增長(zhǎng)率＝加入流體微元的熱速率＋表面應(yīng)力對(duì)流體微元所做功zxydzdxdy(x,y,z)-（一）、向流體微元加入的熱速率加入的熱能：①由環(huán)境導(dǎo)入流體的熱能；（輻射？對(duì)流？）②流體微元內(nèi)部所釋放，如化學(xué)反應(yīng)、核反應(yīng)等，用表示，單位為J/m3.s。zxydzdxdy(x,y,z)在x方向，經(jīng)微元體左側(cè)表面導(dǎo)入的熱流速率為：輸入：凈輸入：輸出：

-y方向：z方向：

導(dǎo)入導(dǎo)出凈輸入zxydzdxdy(x,y,z)-微元體總的凈輸入的熱速率：假定流體各向同性導(dǎo)熱：-∵流體得到的熱量＝凈傳入流體微元的熱速率＋流體微元內(nèi)化學(xué)反應(yīng)等放出的熱-負(fù)號(hào)表示壓力p方向與微元表面法向方向相反。（二）表面應(yīng)力對(duì)流體微元所做的功率1、壓力使體積發(fā)生形變：膨脹或壓縮膨脹功率2、粘性應(yīng)力產(chǎn)生摩擦熱Φ（J/m3.s)-能量方程-補(bǔ)：能量方程的另一形式（有時(shí)間就看看）內(nèi)能U與焓H的關(guān)系為：-二、能量方程的特定形式不可壓縮流體的對(duì)流傳熱無內(nèi)熱源時(shí)，＝0,同時(shí)假設(shè)Φ＝0Φ＝0-對(duì)比上兩式得：這就是不可壓縮流體中對(duì)流傳熱的能量方程-二、固體中的導(dǎo)熱固體內(nèi)部，無宏觀運(yùn)動(dòng)，-（Poisson方程）（Laplace方程）-柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)系的能量方程

（不可壓縮流體對(duì)流傳熱）柱坐標(biāo)：-球坐標(biāo)：-補(bǔ)充例題：①試?yán)脠A筒形薄殼衡算，推導(dǎo)在無內(nèi)熱源的條件下，固體沿r方向作一維不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)方程。假設(shè)物體的物性值恒定（類似書31頁例1-7）；②試?yán)弥鴺?biāo)下的能量方程導(dǎo)出這一條件下的結(jié)果。-要點(diǎn)總結(jié)熱量傳遞的基本方式；能量方程的推導(dǎo)；能量方程的簡(jiǎn)化。-作業(yè)P1321,2,3,4,5作業(yè)提示！1、不能化簡(jiǎn)，要直接推導(dǎo)，不考慮內(nèi)熱源；2、粘性流體層流，說明可忽略摩擦熱；3