分析传热学第三章.pptx

tf1hh21tf2（1）增大传热系统：如 ；（2）增大传热面积：如 。例题 3-4 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数h1=95W/(m2.K)，壁面厚度δ=2.5mm,λ=46.5W/(m.K),水侧表面传热系数h2=5800W/(m2.K)，假设传热壁可以看作大平壁，试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一个环节着手?解：物理模型：假设气体的温度为tf1，冷却水的温度为tf2，并保持不变，壁面 可以看成大平壁，则此传热过程为一维稳态导热。数学模型： 热阻：195:113:1请分析：强化该传热过程的途径有哪些？具体方法是加肋。比较而言，增大传热面积容易实现，怎样增大传热面积？第三章 稳态导热四、肋片导热 为了增大传热面积，降低对流传热的热阻，达到增强传热的目的，工程上经常在传热壁面上整加一些延伸体，来达到增大传热面积的目的。典型的延伸体有肋片（也叫翅片）和肋柱。这种带肋的传热面常称为肋壁或扩展表面。肋片分直肋和环肋两类。直肋和环肋又都可以分为等截面肋和变截面肋。 典型形状的延伸体 (a) 测温套管(b) 等截面柱肋(c) 矩形直肋 (d) 双曲面肋(e)梯形肋(f) 等厚环肋 作业 习题： 3-21(4) 3-23(0.75,2133)工程上各种肋片应用的基本形式 (a) 针肋(b 直肋(c)环肋(d) 大套片 (e) 波纹型翅片(f) 波带型翅片(g) 纵向内翅片 第三章 各种环肋形状 (a) 螺旋状翅片；(b) 沿轴向全切开翅片； (c) 锯齿形翅片； (d) 开螺旋切口的波纹翅片；(e)金属丝翅片；(f)开孔螺旋形翅片。问题：如图所示，某矩形直肋的肋片高为H，宽为b，厚为 ，肋片的横截面积和周长分别为 ，表面的对流传热系数为 ，周围环境流体温度为 。 试确定肋片内的温度分布和导热量。b为简化分析，作以下假定：(1)肋片的宽度很长，不考虑温度沿该方向的变化，因此可取单位长度来分析；(2) λ、h均为常数；(3) ，即任一截面上肋片温度可认为是均匀的；(4) 肋片顶端可视为绝热，即 。xdxHxdxH4.1等截面直肋的稳态导热主要任务：确定肋片内的温度分布和肋片的导热量。 肋片传热的基本特征：热量沿肋片伸展方向传导的同时， 伴随着肋片表面对环境的对流传热。 经过上述简化，所研究的问题就变成一维稳态导热问题。 可以设想，肋片各截面的温度沿高度方向是逐步降低的。第1种方法：由导热微分方程式： 根据给出的条件，上式简化为：bxdxHxdxH求解的方法有两种：1、由导热微分方程式求解； 2、取一个微元体为控制体，根据能量守恒定律，求解。 根据给出的条件，上式简化为：bxdxHxdxH肋片微元段表面散热等效于微元段沿宽度方向上均匀分布的内热源产生的热量。第2种方法：距肋基x处，在肋片上取一长度为dx的微元体作为控制体。用Φx和Φx+dx分别表示x坐标方向（即热流方向）导入和导出微元体的热流量，用Φc表示微元体周边表面的对流换热量，则在稳态下微元体的热平衡方程式为 (a)确定(a)式各项值：由傅里叶导热定律,导入的热量：根据展开的泰勒级数： 取级数的前二项，则导出的热量：由牛顿冷却定律，对流换热散去的热量为：将Φx、Φx+dx 、Φc的表达式代入微元体的热平衡方程式，得 其通解为：bxdxHxdxH为了简化上式，引入过余温度θ＝（t – tf）来表示肋片温度，得 （b）这就是等截面直肋的导热微分方程，是一个关于θ的二阶线性齐次常微分方程。 （c）B、C条件：求得：把c1，c2代入方程（c)得到等截面直肋内部的温度分布方程 ： 其温度分布曲线如图所示，从肋基开始，沿肋高方向呈双曲余弦函数关系逐渐下降。在 x=H处，端部绝热时的端部温度分布为： 导热量的计算：肋片与周围流体的对流传热量等于通过肋的根部导入肋片的热量，根据傅里叶导热定律得：肋片散热量：几点说明（1）这里我们是假设肋端是不散热的，工程上遇到的肋片端部往往都是散热的， 处理办法，通常采用简单处理，即应用等效对流传热面积原则，将肋末端的 散热面积，展开到肋片的表面上，而把处理后的肋端看成是绝热的，其肋高 修正为 ，对于等截面圆柱肋，其肋高修正为 ，将修正 后的肋高代入上述公式，即可得到完全满足工程计算要求的结果。（2）上述计算公式尽管是由等截面直肋一维稳态导热时推导出来的，但它们同样适用于等截面金属细长杆（轴）和车刀等圆柱肋的一维稳态导热计算。 （3）壁面上加装肋片，因表面积增大而使