文档介绍：第三章非稳态导热
动力工程系
1、重点内容:
①非稳态导热的基本概念及特点;
②集总参数法的基本原理及应用;
③一维及二维非稳态导热问题。
2 、掌握内容:
①确定瞬时温度场的方法;
②确定在一时间间隔内物体所传导热量的计算方法。
3 、了解内容:无限大物体非稳态导热的基本特点。
§3-1 非稳态导热的基本概念
1 非稳态导热的定义
物体的温度随时间而变化的导热过程称非稳态导热。
2 非稳态导热的分类
周期性非稳态导热:物体的温度随时间而作周期性的变化
瞬态非稳态导热:物体的温度随时间的推移逐渐趋近于恒定的值
着重讨论瞬态非稳态导热
3 温度分布:
4 两个不同的阶段
非正规状况阶段(右侧面不参与换热):温度分布显现出部分为非稳态导热规律控制区和部分为初始温度区的混合分布,即:在此阶段物体温度分布受 t 分布的影响较大
正规状况阶段(右侧面参与换热):当右侧面参与换热以后,物体中的温度分布不受 to 影响,主要取决于边界条件及物性,此时,非稳态导热过程进入到正规状况阶段。
非正规状况阶段(起始阶段)、正规状况阶段、新的稳态
导热过程的三个阶段
二类非稳态导热的区别:前者存在着有区别的两个不同阶段,而后者不存在。
5 热量变化
Φ1--板左侧导入的热流量
Φ2--板右侧导出的热流量
6 学习非稳态导热的目的:
(1) 温度分布和热流量分布随时间和空间的变化规律
(2) 非稳态导热的导热微分方程式:
(3) 求解方法:
分析解法、近似分析法、数值解法
分析解法:分离变量法、积分变换、拉普拉斯变换
近似分析法: 集总参数法、积分法
数值解法:有限差分法、蒙特卡洛法、有限元法、分子动力学模拟
7、讨论物体处于恒温介质中的第三类边界条件问题
在第三类边界条件下,确定非稳态导热物体中的温度变化特征与边界条件参数的关系。
已知:平板厚、初温、表面传热系数 h 、平板导热系数,将其突然置于温度为的流体中冷却。
由于面积热阻与的相对大小的不同,平板中温度场的变化会出现以下三种情形: