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文檔簡(jiǎn)介
一、根本概念和傅立葉定律1、溫度場(chǎng)和等溫面溫度場(chǎng)物體或系統(tǒng)內(nèi)部的各點(diǎn)溫度分布的總和
溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
穩(wěn)定溫度場(chǎng)
不穩(wěn)定溫度場(chǎng)
溫度場(chǎng)中各點(diǎn)的溫度隨時(shí)間而轉(zhuǎn)變溫度場(chǎng)中各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間而轉(zhuǎn)變等溫面:
溫度場(chǎng)中溫度一樣的點(diǎn)組成的面2023/12/32、溫度梯度
溫度梯度:等溫面法線方向上的溫度變化率,用gradt表示。
溫度梯度是向量,正方向指向溫度增加的方向。對(duì)于一維穩(wěn)定的溫度場(chǎng),溫度梯度可表示為:3、付立葉定律
導(dǎo)熱速率與溫度梯度及傳熱面積成正比2023/12/3λ——比例系數(shù),稱為導(dǎo)熱系數(shù)。w/m·k負(fù)號(hào)表示熱流方向與溫度梯度方向相反。
——付立葉定律
2023/12/3二、導(dǎo)熱系數(shù)
1、導(dǎo)熱系數(shù)的定義
在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量,是物質(zhì)的物理性質(zhì)之一。一般,金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最大,非金屬的固體次之,液體的較小,氣體的最小。
2023/12/32、固體的導(dǎo)熱系數(shù)純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度的上升而降低,金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨純度的增加而增大。非金屬的建筑材料或絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨密度增加而增大,也隨溫度上升而增大。3、液體的導(dǎo)熱系數(shù)在非金屬液體中,水的導(dǎo)熱系數(shù)最大。除水和甘油外,絕大多數(shù)液體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的上升而略有減小,2023/12/3純液體的導(dǎo)熱系數(shù)比溶液的導(dǎo)熱系數(shù)大。3、氣體的導(dǎo)熱系數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小,不利于導(dǎo)熱,但有利于保溫。氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度上升而加大。在相當(dāng)大的壓強(qiáng)范圍內(nèi),氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨壓強(qiáng)變化微小留意:在傳熱過(guò)程中,物質(zhì)內(nèi)不同位置的溫度可能不一樣,因而導(dǎo)熱系數(shù)也不同,在工程計(jì)算中常取導(dǎo)熱系數(shù)的算術(shù)平均值。2023/12/3三、通過(guò)平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)
1、單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)
邊界條件為:x=0時(shí),t=t1
x=b時(shí),t=t2
2023/12/3R——導(dǎo)熱熱阻,K/W;r——單位面積的導(dǎo)熱熱阻。傳導(dǎo)距離b越大,傳熱面積和導(dǎo)熱系數(shù)越小,傳導(dǎo)熱阻越大2023/12/32、多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)
2023/12/3推廣到n層平壁有:多層平壁導(dǎo)熱是一種串聯(lián)的導(dǎo)熱過(guò)程,串聯(lián)導(dǎo)熱過(guò)程的推動(dòng)力為各分過(guò)程溫度差之和,即總溫度差,總熱阻為各分過(guò)程熱阻之和,也就是串聯(lián)電阻疊加原則。
2023/12/3四、圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)1、單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)仿照平壁熱傳導(dǎo)公式,通過(guò)該圓筒壁的導(dǎo)熱速率可以表示為:
trdrt1r1r2t1t2圓筒壁的熱傳導(dǎo)Qdrrr1r2t1t22023/12/3分別變量積分:——圓筒壁的導(dǎo)熱熱阻
這個(gè)式子也可以寫(xiě)成與平壁傳導(dǎo)速率方程類似的形式
2023/12/3——圓筒壁的內(nèi)外表面的對(duì)數(shù)平均面積,m2
當(dāng)r2/r1≤2時(shí)可用算術(shù)平均值代替對(duì)數(shù)平均值
2023/12/32、多層圓筒壁的熱傳導(dǎo)
與多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算類似,可導(dǎo)出:2023/12/3【例1】工業(yè)爐的爐壁,由以下三層組成:耐火磚λ1=1.4W/(m·K),b1=225mm保溫磚λ2=0.15W/(m·K),b2=115mm保溫磚λ3=0.8W/(m·K),b3=225mm今測(cè)得其內(nèi)壁溫度為930℃,外壁溫度為55℃,求單位面積的熱損失。解:由串聯(lián)熱阻的概念2023/12/3【例2】在一的鋼管外包有兩層絕熱材料,的氧化鎂粉,平均導(dǎo)熱系數(shù)外層為的石棉層,其平均導(dǎo)熱系數(shù)現(xiàn)用熱電偶測(cè)得管內(nèi)壁溫度為℃,最外層外表溫度為℃,管壁導(dǎo)熱系數(shù)試求每米管長(zhǎng)的熱損失及保溫層界面溫度。里層為每米管長(zhǎng)的熱損失
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