文档介绍：传热学
第二部分
常见现象
传热学是一门研究热量传递规律的科学。凡是有温度差的地方，热量就会自发地由高温物体向低温物体传递。由于自然界和生产过程中温度差是到处存在的，因此，热量传递是一种普遍的现象。
本章主要介绍热量传递的基定律
导热
其特点是：
发生在不稳定温度场中的传热称不稳定传热。
其特点是：
物体被加热和被冷
发生在稳定温度场内的传热称稳定传热。
(5) 稳定传热和非稳定传热：
1、导热的基本概念及定律
导热
(6) 傅立叶(Fourier J.)定律
单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比。
对一维温度场：
（W/m2）
（W/m2）
式中：
在x方向的温度梯度，℃/m
λ--- 比例系数，称导热系数，w/m·℃
1、导热的基本概念及定律：
导热
（7）、导热系数
2) 意义：是物质的一种物理性质，随物质的温度和种类不同而不同，它说明物质的导热能力大小。
3) 导热系数与温度的关系为：
或
式中：λt 、λo 分别为材料在t℃、0℃的导热系数，w/m·℃
1) 定义：其数值单位时间内，每单位长度上温度降低1℃时，单位面积上所通过的热量。
1、导热的基本概念及定律
导热
说明
在实际计算时，导热系数值常取物体两极端温度的算术平均值。即：
或：
4)气体的导热系数：表2-1
～·℃,与气体的压力无关，随温度的升高而增大。混合气体的导热系数不遵循加和法则，用实验测定。
1、导热的基本概念及定律
导热
5)液体的导热系数：表2-2
～·℃,除水和甘油外，其它液体的导热系数均随温度的升高而略有减小。
随固体的种类不同而不同，其中金属中的银导热性为最好。
金属：～·℃，金属的导热系数随温度的升高而降低。金属内含有杂质时，其导热系数大大减小。
6)固体的导热系数：
导热
1、导热的基本概念及定律：
影响该类材料的导热系数的因素很多。有温度、材料的气孔率、湿度等，～·℃。
温度升高，这类材料除镁砖外，其导热系数随之增大。工程上把λ<·℃的材料称为绝热材料，它具有多孔结构。
耐火、隔热和建筑材料的导热系数：
结论
导热
1、导热的基本概念及定律
2、导热微分方程式
描述：物体内部的温度分布。
依据：它是根据傅立叶定律和能量守恒定律
结果：描述物体内部温度分布的微分关系式
导热
假设物体的导热系数λ、比热容c、密度ρ均为已知。
并假设物体有均匀的内热源qV（W/m3）。
取一微元六面体，其各边长为：dx,dy,dz。
如图，根据能量守恒与转化定律，对微元六面体进行热平衡分析。
在dτ时间内导入与导出微元六面体的净热量，加上内热源的发热量，应等于微元六面体的热力学能的增加。
过程：
2、导热微分方程式
导热
2、导热微分方程式
导热
即：
导入与导出微元体的净热量+微元体中内热源的发热量=微元体热力学的增加。
【1】
【2】
【3】
分别计算上式中的【1】【2】【3】
【1】
导入与导出微元体的净能量可以由x、y、z三个方向导入与导出微元体的净能量相加得到。在dτ时间内，沿x轴方向，经x表面导入的热量为：
2、导热微分方程式
导热
而：
于是，在dτ时间内，沿x轴方向导入与导出微元体的净热量分别为：
2、导热微分方程式
导热
同理，在此时间内，沿y轴方向和沿z轴方向，导入和导出微元体的净热量分别是：
将x、y、z三个方向导入与导出微元体的净热量相加得到：
2、导热微分方程式
导热
【1】=
将傅立叶定律代入上式得：
【1】
在dτ时间内，微元体中内热源的发热量为：
【2】
2、导热微分方程式
导热
在dτ时间内，微元体中热力学能的增量为：
【3】=
代入上式整理简化得：
或写成：
傅立叶导热微分方程式
2、导热微分方程式
导热
式中：
▽2是拉普拉斯运算符号，▽2t是对t的拉普拉斯运算子
a 导温系数，m2/s
各参数的物理意义
拉普拉斯运算子：当为正值时，表示物体被加热；负时表示物体被冷却；等于零时表示稳定温度场。
导温系数：表示物体被加热或被冷却时，物体