热设计网

青岛科技大学_高等传热学

admin
热设计网

青岛科技大学_高等传热学.pdf
高等传热学
高等传热学= 热传导(导热)+ 对流换热+辐射换热

第一章 传热学的理论基础
第一节导热基本定律
准备知识:温度场等温面温度梯度温度场定义:温度在空间的分布情况。分为稳态和非稳态温度场两种。表示法:Steady t=f(r) Unsteady t=f(r, ) 等温面定义:同一时刻,物体中由温度相同的点构成的面。


§1-1导热基本定律
温度梯度定义:沿等温面的法线方向的温度变化率最大。
一、导热的概念导热:物体各部分之间不发生相对位移,依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。
特点:1)直接接触;2)与物体中温度分布不均匀性关联。
Fourier定律内容:热流密度在任一方向上的分量与该方向上的温度变化率成正比。
适用范围:温度分布光滑连续;非光滑连续情况中的光滑连续部分。
导热系数:表征了材料导热能力。
二、有限热传播速度下的Fourier定律背景:Fourier定律对热能的传播速度没有要求,但在实际中,惯性和阻尼作用,热能(扰动)只能以有限的速度在物体中传播。
三、熵流密度矢量背景:热传导是一个典型的不可逆过程,热量传递导致不可逆性的熵的传递。定义:任意点处的热流密度矢量q与该点处绝对温度T之比。


第二节 基本守恒方程式
一、质量守恒定律和连续性方程
(I)推导
1)理论基础:流入控制体的净质流量=控制体的质量变化率
二、动量守恒定律和动量方程
(I)推导
1)理论基础:控制体中流体动量变化率=作用于控制体上所有外力之和
2)推导过程:流体位移结果+控制体内流体动量的时间变化率=体积力+表面力

三、热力学第一定律和能量方程
(I)推导

1)理论基础:控制体内流体总内能的增加=进入控制体的净能量-控制体流体对外做功量
2)推导过程:进入控制体的净能量=流体流动带入能量+经控制体边界面热传导+内热源发热量控制体流体对外做功量=表面力对外做功量+体积力对外做功量
四、热力学第二定律和熵方程
(I)推导
1)理论基础:经控制体界面传入的净熵流量+控制体内的熵产=控制体的熵增量

流体介质在传热过程中熵产率由三部分组成:
(a)温差传热的不可逆性
(b)热源发热的不可逆性
(c)粘性耗散的不可逆性

第三节正交坐标系中的基本方程式

§1-4 单值性条件及其处理
第四节 单值性条件及其处理
导热微分方程+单值性条件→具体的温度场
               几何条件、物性条件、时间条件和边界条件
一、几何条件包括:给定几何形状大小、各向异性材料导热系数的主轴方向等处理:根据物体的几何与物理概念进行处理
二、物性条件包括:所需物体材料热物性参数处理:对于变物性材料(1)简化为常物性问题(2)迭代(耦合)法
三、时间条件
包括:物体加热或冷却的三个阶段(初始阶段、正规热状况阶段和稳态阶段)处理:(1)非稳态导热问题:研究温度随时间的变化规律。(2)稳态导热问题:研究第三个阶段,无时间条件。
四、边界条件.
五、热传导正、反问题
热传导正问题:导热微分方程+单值性条件→温度分布热传导反问题:导热微分方程+温度场(部分信息)+单值性条件(部分信息)→温度分布或单值性条件

第二章 热传导问题的分析求解
第一节一维稳态热传导应用:温度随时间变化相对很小;热工设备的稳定工况运行,如涡轮机、内燃机、换热器等。


第二节多维稳态热传导
内容:主要介绍限于直角坐标系和圆柱坐标系下规则几何区域的二维稳
态热传导问题的分离变量法。
准备知识:偏微分方程分离变量法步骤
(1)假设所求函数为所含自变量的函数的乘积;
(2)以各自变量为变量的若干个常微分方程;
(3)求特征函数和特征值;
(4)求偏微分方程的基本解;
(5)利用迭加原理得到原偏微分方程的解(含有待定常数);
(6)由一个非齐次边界条件确定出待定常数;
(7)获得原偏微分方程的解。
一、直角坐标系
1、无热源的常物性二维稳态导热

热设计资料下载:  青岛科技大学_高等传热学.pdf

标签: 点击: 评论:

留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码: