传热与传质学-第三章-稳态热传导-new课件.ppt

（2） 径向系统（了解） 控制方程： 边界条件，第一/第三类： 隐含条件 * （2） 径向系统（了解） 控制方程，第一次积分： 第二次积分： 确定系数： 第一类边条 第三类边条 其他情况，球坐标系统等见课本附录C * 例题： 某厚度为L的平壁稳态导热问题可近似为一维导热处理。 （1） 假定平壁左表面处于第一类边界条件，右表面处于第三类边界条件下，平壁内无内热源，请给出其导热微分方程及定解条件。物理符号自定。 （2） 假定该平壁存在内热源qv，其大小随x存在qv=px的函数关系，p为常数。假定平壁热导率为常数。请分析说明该平壁内x方向上温度分布呈现何种函数变化？ （3） 假定平壁左表面处于第一类边界条件，右表面与温度为50℃的冷流体进行对流换热，已知对流换热系数为1W/m2K，平壁中单位体积的产热速率恒定，为qv=40W/m3，且平壁厚度L=1m，热导率为4W/mK。现通过实验测得平壁内x=0.7m处的温度最高，求左表面的温度。 * 分析： 按题意，一维、稳态、平壁导热问题 （1）导热微分方程及定解条件 导热微分方程（无内热源）： 定解条件： 第一类边界条件 第三类边界条件 （2）存在内热源、k为常数情况下，导热微分方程为 积分得： 即温度在x方向呈现三次函数关系 * 分析： （3）内热源为常数，则温度分布为二次函数，通解为： 由平壁右侧处于第三类边界条件 同时题目给定了最大温度位置x=0.7m 解得C1、C2系数，得到温度为： 左表面温度为： * 10. 通过接触面的导热 实际固体表面不是理想平整的，所以两固体表面直接接触的界面容易出现点接触，或者只是部分的而不是完全的和平整的面接触 —— 给导热带来额外的热阻 当界面上的空隙中充满导热系 数远小于固体的气体时，接触 热阻的影响更突出 —— 接触热阻 当两固体壁具有温差时，接合 处的热传递机理为接触点间的 固体导热和间隙中的空气导热， 对流和辐射的影响一般不大 (Thermal contact resistance） * （1）当热流量不变时，接触热阻 R’’t,c 较大时，必然 在界面上产生较大温差 （2）当温差不变时，热流量必然随着接触热阻 R’’t,c 的增大而下降 （3）即使接触热阻 R’’t,c 不是很大，若热流量很大， 界面上的温差是不容忽视的 * 接触热阻的影响因素： （1）固体表面的粗糙度 （3）接触面上的挤压压力 例： （2）接触表面的硬度匹配 （4）空隙中的介质的性质 在实验研究与工程应用中，消除接触热阻很重要 导热姆（导热油、硅油）、银 先进的电子封装材料 （AIN），导热系数达400以上 * 通过扩展表面（肋片）的导热(了解) 第三类边界条件下通过平壁的一维稳态导热： 为了增加传热量，可以采取哪些措施? （1）增加温差（Tf1 - Tf2），但受工艺条件限制 （2）减小热阻： a) 金属壁一般很薄(L 很小)、热导率很大，故导热热阻一般可忽略 b) 增大h1、h2，但提高h1、h2并非任意的 c) 增大换热面积 A 也能增加传热量 * 通过扩展表面（肋片）的导热 一 基本概念 1 、肋片：指依附于基础表面上的扩展表面 2 、常见肋片的结构：针肋 直肋 环肋 大套片 * 在一些换热设备中，在换热面上加装肋片是增大换热量的重要手段 肋壁：直肋、环肋；等截面、变截面 * 3 、肋片导热的作用及特点 1 ）作用：增大对流换热面积及辐射散热面 , 以强化换热 2 ）特点：在肋片伸展的方向上有表面的对流换热及辐射散热， 肋片中沿导热热流传递的方向上热流量是不断变化的。即： q≠const 。 4 、分析肋片导热解决的问题 ????一是：确定肋片的温度沿导热热流传递的方向是如何变化的？ ????二是：确定通过肋片的散热热流量有多少？ * 1 通过等截面直肋的导热 已知： 矩形直肋 肋基温度为Tb，且Tb t? 肋片与环境的表面传热系数为 h. k，h和Ac均保持不变 求： 温度场 T 和热流量 q * 边界条件： 热阻： l为各层厚度，即li=Li+1-Li * 由热阻分析法： 问：现在已经知道了q’’，如何计算其中第 i 层的右侧壁温？ 第一层： 第二层： 第 i 层： * 对流热阻 多层、第三类边条 Tf1 T2 T3 Tf2 T1 T2 T3 T4 三层平壁的稳态导热 h1 h2 Tf2 Tf1 ？ ？ T1 T4 k1 k2 k3 L1 L2 L3 T q Rt1 Rt2 Rt3 Rf1 Rf2 * 例题： 已知某N层串联复合平壁的稳态导热问题可近似为一维导热处理。平壁的左侧分别与80℃的热流体换热，对流换热系数分别为4W/m2K，右侧与2