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热传导机理 气体:温度不同的相邻分子相互碰撞,造成热量传递。 液体:分子间作用力较强,由相邻分子振动导致热传递。 固体:相邻分子的碰撞或电子的迁移。 4.2.1 基本概念和傅立叶定律 (1)温度场 所研究的具有一定温度分布的空间范围。,4.2 热传导(导热) 在温度差的驱动下,通过分子相互碰撞、分子振动、电子的迁移传递热量的过程。,稳态温度场:,非稳态温度场:,t / ,6,4,3,2,1,7,8,l / m,i时间,导 热 过 程 示 意 图,(2)描述温度场特性的几个参数 等温面 具有相同温度的点组成的面 特点:等温面上各点温度相等, 等温面不会相交。 温度梯度 沿等温面法线方向的温度变化率。,方向:沿温度增高方向为正,且与等温面垂直。,(3)热流量 单位时间内所传导的热量, w。,(4)傅立叶定律,:热导率,w/(mK),w/(m ); A:传热面积,m2,垂直于热流方向的面积; 负号:与 方向相反(热流量从高温向低温)。,热流密度:,表明:,4.2.2 热导率,说明: 物性参数,标志物质导热性能; 影响因素:=f(材料,结构,温度,湿度,压强); 来源:实验方法测定 ,工业上常见物质的热导率可 从有关手册中查得。,定义式:,几种气体的热导率:,几种液体的热导率:,物质热导率的大致范围 物质种类 热导率 纯金属 1001400 金属合金 50500 液态金属 30300 非金属固体 0.05 50 非金属液体 0.55 绝热材料 0.051 气体 0.0050.5,不同物质随温度变化的一般规律,固体:,4.2.3 平壁的稳态热传导 (1) 单层平壁的稳态热传导 条件:平壁、一维稳态导热(x 方向); 内容:热流量计算、温度分布 。 对平壁做热量衡算:,对稳态传热:, 热导率为常数,热流量:,平壁内的温度分布:,即:沿壁厚方向,温度分布为一直线。 热导率和温度有关 方法1:,平壁内的温度分布:,方法2:把 m,按为常数处理,,即:=f(t)时,沿壁厚方向,温度分布为非线性。,对温度分布的影响,(2) 多层平壁的稳态热传导 条件:多层平壁一维稳态导热(x方向)。 则:,4.2.4 长圆筒壁的稳态热传导,L/d 10,可按一维导热处理。 与平壁稳态热传导相比, 相同点:一维稳态导热,=常数,不同点: 热流方向(径向); 传热面积沿径向不同,(1) 计算热流量 单层圆筒壁 沿径向取一小薄层,由傅立叶定律:, 多层圆筒壁,多层圆筒壁的导热,(2) 圆筒壁内温度分布 可由傅立叶定律得出:,即:沿半径方向,温度分布为非线性。,4.2.5 圆球壁的稳态热传导,与圆筒壁一维稳态导热类似, 利用傅立叶定律推
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