文档介绍：第二章导热基本定律 及稳态导热的分析计算
第一节导热的基本概念和定律
一、温度场
定义:在某一瞬间,物体内各点温度分布的集合或总称。
一般情况下,温度场可以表示成t=f(x,y,z, τ)
其中,x,y,z——空间坐标函数
τ——时间坐标函数
如果温度分布不随时间变化,称之为稳定温度场
稳态温度下的导热称稳态导热。
温度场某一瞬间同温度各点连成的面(线)称等温面。
说明:
不同的等温(面)不能相互相交
等温面可以是完全封闭的曲线(面)或终止于物体的边缘
二、等温面(线)
用数学表达为:
定义:
等温面的法线方向温度的增量与法向距离比值的极限。
说明:
因二相邻等温面之间以法线方向的热量变化最显著。
温度梯度是一个矢量,也可表示成
三、温度梯度
温度降度:由于传热总是从高温到低温物体,为了便于以后的计算,定义负的温度梯度称温度降度。
由定义可知:热流密度的方向与温度降度方向一致。
热流线:表示热流方向的线。热流线与等温面处处正交。
四、导热的基本定律—付里叶定律
文字表达式:
单位时间内传递的热量与温度梯度及垂直于热流体方向的截面积成正比。即:
说明:
1. 此定律是一个向量表达式,热流体的热流密度垂直于等温面,而且向着温度降低的方向。
2. 适用于固体、液体及气体。
适用条件:
(1)各向同性(材料中任一点的物性与方向无关)
(2)不透明的介质(玻璃除外)
五、导热系数及导热机理
三种状态的导热机理是不同的
固体
金属(以自由电子的迁移为主)
金属T↑, λ↓;
合金T↑, λ↑
非金属(以弹性波) T↑, λ↑
气体分子间的相互碰撞 T↑, λ↑
液体分子运动、弹性波 T↑, λ↓
1、定义: 数值上等于单位温度梯度下的热流密度。
2、导热机理
在一般情况下:
①λ固>λ液>λ气;
②λ导>λ非导;
③λ湿>λ干;
④λ多孔<λ实体
习惯上把λ< 的材料称为隔热材料
隔热材料一般利用气体导热系数小的特点,把材料做成蜂窝状多孔性。
第二节导热微分方程