文档介绍：第一章导热理论基础
第一节基本概念及傅里叶定律
一、基本概念
1. 温度场
温度场是指某一时刻,物体的温度在空间上的分布。一般地说,它是时间和空间的函数,对直角坐标系即
(1-1)
式中温度;
直角坐标系的空间坐标;
时间。
2. 等温面与等温线
同一时刻,温度场中所有温度相同的点连接所构成的面叫做等温面。不同的等温面与同一平面相交,则在此平面上构成一簇曲线,称为等温线。
图-1-1房屋墙角内的温度场
图1-2 温度梯度
3. 温度梯度
(1-3)
在直角坐标系中,温度梯度可表示为
(1-4)
在圆柱坐标系中,参看图1-3, 温度梯度可表示为
(1-5)
在圆球坐标系中,参看图1-3,温度梯度可表示为
= (1-6)
图1-3 圆柱和圆球坐标系
图1-3 圆柱和圆球坐标系
4. 热流矢量
热流矢量在直角坐标系三个坐标轴上的分量为、、。而且
++ (1-7)
热流矢量在圆柱坐标系三个坐标轴上的分量为、、,
(1-8)
热流矢量在圆球坐标系三个坐标轴上的分量为、、,
(1-9)
图1-4 热流矢量和温度梯度
二、傅里叶定律
(W/m2) (1-10)
(1-11)
(1-12)
(1-13)
第二节热导率
(1-14)
图1-5 各类物质热导率的范围
273K时部分物质的热导率表1-1
材料
W/(m×K)
材料
W/(m×K)
材料
W/(m×K)
纯金属固体:
合金材料
非金属材料
银
428
黄铜(70Cu-30Zn)
109
方镁石MgO
铜
401
铜合金(70Cu-30Zn)
石英(平行于轴)
铝
236
杜拉铝(96Al-4Cu)
160
刚玉石,Al2O3
镁
157
铝合金(92Al-8Mg)
102
大理石
锌
122
碳钢(wc≈%)
冰,H2O
铁
碳钢(wc≈%)
熔凝石英
镍
94
铬钢(wCr≈5%)
黏土
铂
铬钢(wCr≈17%)
22
瓷砖
锡
镍钢(wNi≈1%)
泥土
铅
镍钢(wNi≈35%)
云母
锆
铬镍钢
硼硅酸耐热玻璃
~
钛
钨钢(ww≈35%)
石膏板
气体
保温材料及气凝胶材料
W/(m×K)
液体
氦
陶瓷保温板
水银
氢
软泡沫塑料
~
水
空气
聚***乙烯泡沫
乙醇
氨
PU泡沫塑料
环戊烷
氩
SiO2气凝胶
~
戊烷
二氧化碳
低密度碳气凝胶
R123