- 1、本文档共6页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
传热学基本理论:
传热学是研究由温差引起的热能传递规律的科学,遵循热力学三大定律,热力学第一定律是在一个热力学系统内,能量可转换,即可从一种形式转变成另一种形式,但不能自行产生,也不能毁灭;热力学第二定律是凡是温差存在的地方就有热能自发地从高温物体向低温物体传递;热力学第三定律是一般当 封闭系统达到稳定平衡时,熵应该为最大值,在任何过程中,熵总是增加,但 理想气体如果是等温 可逆过程熵的变化为零,可是理想气体实际并不存在,所以现实物质中,即使是等温可逆过程,系统的熵也在增加,不过增加的少。在 绝对零度,任何完美晶体的熵为零。
热能传递有三种基本方式,分别是热传导、热对流和热辐射。兹分别简述如下:
热传导:
物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自有电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递称为热传导,简称导热。通过对实际导热问题的经验提炼,导热现象的规律遵循傅里叶定律。根据傅里叶定律,单位时间内通过物体截面的导热热量与当地的温度变化率及截面面积成正比,即
式中,是比例系数,称为导热率,又称导热系数,负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。由上式可知当时,,热量沿着轴增大的方向传递;当时,,热量沿着轴减小的方向传递。
热传导的微分方程:
热传导微分方程是基于傅里叶定律和传热学守恒定律得到的,兹将传热学微分方程作如下详细描述。导体内任一微元平行六面体及其坐标如图所示,根据傅里叶定律,导入、、微元平面的热量分别是:
导出、、微元平面的热量亦可根据傅里叶定律写出如下:
对于微元体,按照能量守恒定律,在任一时间间隔内有以下热平衡关系:
导入微元体的总热流量+微元体内热源生成热=导出微元体的总热流量+微元体热力学能增量
其他两项的表达式为
微元体热力学能增量=
微元体内热源生成热=
由以上公式得:
热辐射:
物体通过电磁波传递能量的方式称为辐射。物体会因各种原因发出辐射能,其中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
物体的辐射能力与温度有关,同一温度条件下不同物体的辐射和吸收本领不同。假想一理想物体黑体,它能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量。
黑体在单位时间内发出的热辐射热量由斯忒藩—玻耳兹曼定律揭示:
式中——辐射表面积,;
——斯忒藩—玻耳兹曼常量,其值为;
——黑体的热力学温度,。
实际物体的热辐射热量采用斯忒藩—玻耳兹曼定律的经验修正公式:
式中——物体的发射率,其值小于1。
物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况,即发射率只与发射辐射物体本身有关,而不涉及外界条件。
实际物体对辐射能的吸收(吸收比):
单位时间内从外界投入到物体的单位表面积上的辐射能称为投入辐射,物体对投入辐射所吸收的百分数称为该物体的吸收比。实际物体的吸收比取决于两方面的因素:吸收物体本身的情况和投入辐射的特性。吸收物体本身的情况指物质的种类、物体温度和表面状况。
基尔霍夫定律揭示了实际物体辐射力与吸收比之间的关系,其关系式如下:
实际物体辐射力=吸收比
角系数?
热分析过程中涉及的物理量单位及相应的ANSYS代号
热分析符号及单位
项目
国际单位
ANSYS代号
长度
时间
质量
温度
℃
力
热量
热流率
热流密度
生热率
导热系数
、、
对流系数
密度
比热
焓
热分析材料基本属性:与本次热分析相关的材料属性包括:比热容、传导系数、辐射系数。
为了使得每一个节点的热平衡方程具有唯一解,需要附加一定的边界条件和初始条件,统称为定解条件。
第一类边界条件,物体边界上的温度函数已知,用公式表示为:
是物体边界;为已知温度;为已知温度函数。
第二类边界条件,物体边界上的热流密度已知,用公式表示为:
为已知热流密度;为已知热流密度函数。
第三类边界条件,与物体相接触的流体介质的温度和换热系数已知,用公式表示为:
为流体介质的温度;为换热系数;和可以是常数,也可以是随时间和位置变化的函数。
初始条件是物体在传热过程开始时物体在整个区域中所具有的温度为已知值,用公式表示为:
为已知温度函数。
如果系统的净热流率为0,即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量,则系统处于热稳态。热稳态的条件可表示为:
稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化,稳态热分析的能量平衡方程(以矩阵的形式表示):
式中为传导矩阵,包括导热系数、对流系数、辐射率和形状系数;为节点温度向量,为节点热流率向量,包括热生成。
瞬态传热过程是一个系统的加热和冷却过程,在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能都随时间有明显的变化。根据能量守恒原理,瞬态热平衡方程可表达为:
式中为传导矩阵,包括导热系数、对流系数、辐射率和形状系数;为比热矩阵,考虑系统内能的增加;为节点温度向量;为温度对时间的导数;为节点热流率向量,包括
您可能关注的文档
- 清华大学附中201712月高三中学生标准学术能力诊断性测试.doc
- 全等三角形-培优整理.doc
- 如何培养孩子自理能力.doc
- 三年级第二学期数学培优辅差记录文稿.doc
- 三年级混合运算练习.doc
- 三字经图文解释版.doc
- 审计风险的成因分析和控制论文.doc
- 审计工作底稿自查归档要求.doc
- 师德教育活动记录文稿表.doc
- 施工进度网络计划、关键节点和关键线路的保证措施.doc
- 专卖店促销员销售与成交技巧培训课件(34P).pptx
- 红色商务风新员工入职销售技巧知识培训课件(34P).pptx
- 专卖店商场销售员销售与成交技巧培训课件(34P).pptx
- 小区物业保安法律知识培训课件(28P).pptx
- 专卖店销售员轻松成交技巧培训(34P).pptx
- 轻松成交客户新员工入职通用销售技巧知识培训(34P).pptx
- 2024年初级《银行业法律法规与综合能力》考前必刷必练题库500题(含真题、必会题).docx
- 2024年“新安法知多少”知识竞赛题库及答案(最新版).docx
- 2024年30秒毕业生面试工作自我介绍.docx
- 2024年《医务人员礼仪培训》心得体会.docx
最近下载
- 小升初英语类数学题汇总及答案.pdf VIP
- 输血科医疗质量与安全管理图表说明.doc
- 2022-2023学年北京市东城区七年级(下)期末英语试卷(附答案详解).docx VIP
- 2024年沪教版中考化学模拟检测试卷及答案 (1).docx VIP
- 二年级数学全册易错题整理含答案-2022年个人用心整理.doc
- 2024年沪教版中考化学模拟检测试卷及答案 (3).docx VIP
- 梦想家园物业服务费用分析评估报告.doc
- 《中国古代寓言》阅读测试题(含答案).doc
- 2023年江苏省徐州市中考数学试卷及参考答案.pptx VIP
- 甘肃省兰州市2021-2022学年八年级下学期期末数学试卷(含答案解析).docx
文档评论(0)