《传热学导热基本原理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传热学导热基本原理.pptx（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、温度分布的描述和表示一、温度分布的描述和表示(几个术语几个术语)1.1.温度场：物体中某时刻各点温度值所组成的集合温度场：物体中某时刻各点温度值所组成的集合2-1 2-1 傅里叶定律傅里叶定律xyz 温度场是时间和空间的函数，即：t=f(x,y,z,)第1页/共56页非稳态温度场非稳态温度场稳态温度场稳态温度场一维温度场一维温度场二维温度场二维温度场三维温度场三维温度场温度场的分类：温度场的分类：均匀温度场：温度场中的温度沿三个坐标方向都不变化。第2页/共56页2.2.等温线，等温面等温线，等温面定义：同一瞬间温度相等的各点连成的线或面定义：同一瞬间温度相等的各点连成的线或面称为等温线或等
2、温面称为等温线或等温面特点：特点：(1)温度不同的等温面或等温线彼此不能相交。(2)在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断。它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者终止于物体的边界上。(3)热量传递只发生在不同的等温面（线）之间。物体的温度场通常用等温面或等温线表示。第3页/共56页第4页/共56页(1)(1)等温线的疏密可直观反映出不同区域温度梯度等温线的疏密可直观反映出不同区域温度梯度（即热流密度）的相对大小（即热流密度）的相对大小用途：用途：(2)(2)由等温线与界面的交角可以判定界面是否绝热由等温线与界面的交角可以判定界面是否绝热 绝热界面必与等温线垂直绝热界面必与等温线垂直第5
3、页/共56页等温线第6页/共56页3.3.温度梯度温度梯度 梯度：指向变化最剧烈的方向梯度：指向变化最剧烈的方向(向量向量,正向朝着正向朝着增加方向增加方向)温度梯度温度梯度(某点所在等温线与相邻等温线之间的温某点所在等温线与相邻等温线之间的温差与其法线间距离之比取极限差与其法线间距离之比取极限)第7页/共56页二、导热基本定律二、导热基本定律(傅傅里叶定律叶定律)18221822年年，法法国国数数学学家家傅傅里里叶叶（Fourier）在在实实验验研研究究基基础础上上，发发现现导导热热基基本本规规律律 傅傅里里叶叶定定律律.法国数学家法国数学家Fourier:法法国拿破仑时代的高级官员。国拿破
4、仑时代的高级官员。曾于曾于1798-18011798-1801追随拿破追随拿破仑去埃及。后期致力于传仑去埃及。后期致力于传热理论，热理论，18071807年提交了年提交了234234页的论文，但直到页的论文，但直到18221822年才出版。年才出版。第8页/共56页 在导热现象中，单位时间内通过在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比于垂直于该给定截面的热量，正比于垂直于该截面方向上的截面方向上的温度梯度温度梯度和和截面面积截面面积，方向与温度梯度相反。方向与温度梯度相反。1.1.导热基本定律的文字表达：导热基本定律的文字表达：2.2.导热基本定律的数学表达：导热基本定律的数学表达：第
5、9页/共56页热流密度：热流密度：各个方向上的热流密度分量：各个方向上的热流密度分量：第10页/共56页3.3.注意注意负号的含义：热量传递负号的含义：热量传递方向指向温度降低方向，方向指向温度降低方向，与温度升高方向相反与温度升高方向相反热流方向与等温线热流方向与等温线(面面)垂直，热流密度矢量的走垂直，热流密度矢量的走向可用热流线来表示向可用热流线来表示第11页/共56页实验定律，普遍适用实验定律，普遍适用(变物性，内热源，非稳态，变物性，内热源，非稳态，固液气固液气)引起物体内部或物体之间的热量传递的根本原引起物体内部或物体之间的热量传递的根本原因：因：一旦温度分布一旦温度分布t=f(x
6、,y,z,)已知，热流密度可求已知，热流密度可求(求解导热问题的关键：获得温度场分布求解导热问题的关键：获得温度场分布)温度梯度温度梯度第12页/共56页 0 x例例1 1：已知右图平板中的温度分布可以表示成如下：已知右图平板中的温度分布可以表示成如下的形式：的形式：其中其中C C1 1、C C2 2 和平板的导热系数为常和平板的导热系数为常数，计算在通过数，计算在通过 截面处的截面处的热流密度为多少？热流密度为多少？第13页/共56页解解:例1：第14页/共56页三、导热系数三、导热系数1.1.定义定义2.2.表征物体导热本领的大小表征物体导热本领的大小单位温度梯度作用下的物体内所产生的热流
7、单位温度梯度作用下的物体内所产生的热流量，标量，单位：量，标量，单位：W/(mK)导热系数是物质的一个重要的热物理性质参数（物性参数），第15页/共56页3.3.记住常用物质之值记住常用物质之值在常温（在常温（2020）条件下）条件下第16页/共56页4.4.导热系数与物质种类、导热系数与物质种类、材料成分、及热力状态有及热力状态有关关(温度，压力温度，压力(气体气体)，与物质几何形状无关。，与物质几何形状无关。在温度变化范围在温度变化范围不很宽不很宽情况下，工程材料的导热情况下，工程材料的导热系数可表示为温度的线性函数系数可表示为温度的线性函数 第17页/共56页（1 1）金属与非金属材料的
8、导热系数）金属与非金属材料的导热系数A、金属的导热系数大，12418 W/(m.。）B、金属T。纯金属导热依靠自由电子的迁移和晶格的振动，主要依靠前者。T 晶格振动的加强干扰自由电子运动。C、纯金属中良导电体银、铜的导热系数最大金属导热与导电机理一致，良导电体为良导热体。银铜金 铝 第18页/共56页第19页/共56页D、合金的导热 合 金 纯 金 属 合金的导热依靠自由电子的迁移和晶格的振动，主要依靠后者。金属中掺入任何杂质将破坏晶格的完整性，干扰自由电子的运动。合金中杂质合金温度升高、晶格振动加强、导热增强。T 第20页/共56页E、非金属的导热系数比金属小。非金属依靠晶格的振动传递热量。
9、其随T变化无一定倾向。第21页/共56页第22页/共56页（2 2）气体的导热系数）气体的导热系数A、气体的很小，0.0060.6 W/(m.)B、T气体的导热是由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递。气体的温度升高气体分子运动速度和定容比热随T升高而增大导热系数随温度升高而增大。第23页/共56页（3 3）液体的导热）液体的导热A、液体的导热系数比气体高些,0.070.7 W/(m.)。水的最高。20 时 水=0.6 W/(m.)。B、除水和甘油等外，其余液体的导热系数T 略。液体的导热主要依靠晶格的振动。液体分子间的作用力因距离甚近而大大限制了分子的运动和碰撞。第24页/共56页（4
10、4）多孔固体材料）多孔固体材料A、建筑隔热保温材料、造型材料（型砂），不是连续的均匀介质。大多数建筑材料和绝热材料具有多孔或纤维结构。如石棉、硅藻土、岩棉板等。B、保温材料：我国国家标准规定，平均温度不高于350时导热系数 0,b=0、b0画出平板中的温度分布曲线。画出平板中的温度分布曲线。第53页/共56页思考题思考题1.1.等温线有何特点？不同的等温线能相交吗？等温线有何特点？不同的等温线能相交吗？2.2.影响导热系数的因素有哪些？试举例说明。影响导热系数的因素有哪些？试举例说明。3.3.在寒冷地区，建房用砖采用实心砖还是空心砖好？为什么？在寒冷地区，建房用砖采用实心砖还是空心砖好？为什么
11、？4.4.写出傅立叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理写出傅立叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。意义。5.5.导热微分方程和傅立叶定律各自分别描述的是哪些参数之间的导热微分方程和傅立叶定律各自分别描述的是哪些参数之间的关系？关系？6.6.推导导热微分方程时主要依据的是什么定律？推导导热微分方程时主要依据的是什么定律？7.7.写出直角坐标系中非稳态、有内热源、常写出直角坐标系中非稳态、有内热源、常的导热微分方程。的导热微分方程。8.8.导热系数导热系数和热扩散系数（导温系数）和热扩散系数（导温系数）有何区别？其物理意有何区别？其物理意义分别是什么？义分别是什么？9.9.常见的导热问题的边界条件分为哪三类？试分别用数学语言及常见的导热问题的边界条件分为哪三类？试分别用数学语言及传热学术语说明之。传热学术语说明之。10.10.试将三类边界条件表示成统一的表达式。什么时候第三类边界试将三类边界条件表示成统一的表达式。什么时候第三类边界条件可以转化为第一类？什么时候第三类边界条件可以转化为条件可以转化为第一类？什么时候第三类边界条件可以转化为第二类？第二类？第54页/共56页谢谢大家谢谢大家第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页