PAGEPAGE16第一次課課題：2.熱量傳輸2.1基本概念及基本定律2.1.1基本概念2.1.2基本定律一、本課的基本要求：1.掌握導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射三個(gè)基本概念。2.正確理解傳熱系數(shù)K、熱阻R的含義，傳熱一般方程。3.重點(diǎn)掌握傅立葉穩(wěn)定導(dǎo)熱的基本定律。4.掌握導(dǎo)熱系數(shù)及導(dǎo)溫系數(shù)a的單位、物理意義、影響因素。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是傅立葉穩(wěn)定導(dǎo)熱的基本定律。2.本課的難點(diǎn)是區(qū)分導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)。三、作業(yè)：P2062教參及教具1．高家銳，動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸原理，重慶大學(xué)出版社，1987。2．張先棹，冶金傳輸原理，冶金工業(yè)出版社，1988。第2章熱量傳輸熱量傳輸簡(jiǎn)稱傳熱，它是極為普遍而又重要的物理現(xiàn)象。冶金生產(chǎn)過(guò)程無(wú)論是否伴隨化學(xué)反應(yīng)或物態(tài)轉(zhuǎn)變，熱量傳輸往往對(duì)該過(guò)程起限制作用。1．傳熱的動(dòng)力：溫差2．本章研究傳熱的內(nèi)容：傳熱方式特定條件下傳熱速率提高傳熱速率——提高生產(chǎn)率降低傳熱速率——提高熱效率（節(jié)能）§2.1基本概念及基本定律2.1.1基本概念1.傳熱方式導(dǎo)熱對(duì)流輻射（1）傳導(dǎo)傳熱（導(dǎo)熱）=1\*GB3①定義：在一個(gè)連續(xù)介質(zhì)內(nèi)若有溫差存在，或者兩溫度不同的物體直接接觸時(shí)，在物體內(nèi)沒(méi)有可見(jiàn)的宏觀物質(zhì)流動(dòng)時(shí)所發(fā)生的傳熱現(xiàn)象叫導(dǎo)熱。=2\*GB3②條件：溫差、無(wú)物質(zhì)宏觀運(yùn)動(dòng)。=3\*GB3③取決于：物質(zhì)本身的物性。（2）對(duì)流傳熱（對(duì)流）=1\*GB3①定義：有流體存在，并有流體宏觀運(yùn)動(dòng)情況下所發(fā)生的傳熱叫對(duì)流。=2\*GB3②條件：溫差、有物質(zhì)宏觀運(yùn)動(dòng)。=3\*GB3③取決于：物質(zhì)本身的物性、流動(dòng)狀態(tài)。（3）輻射傳熱（輻射）=1\*GB3①定義：物體因受熱發(fā)出熱輻射能，高溫物體失去熱量而低溫物體得到熱量，這種傳熱方式叫輻射傳熱。=2\*GB3②條件：溫差、發(fā)射電磁波。=3\*GB3③取決于：兩物體空間位置（角度系數(shù)）、表面特性（黑度）。2.傳熱基本方程（1）熱流量Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳遞的熱量。（2）熱通量（熱流密度）q：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積傳遞的熱量。傳熱方程：（4）傳熱系數(shù)K：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積、溫差為1C傳遞的熱量，即單位傳熱量。提高傳熱速率的措施：K、R降低傳熱速率的措施：K、R（5）熱阻R：Rf—傳熱面上的總熱阻；R—單位傳熱面上的熱阻。（6）單位換算1kcal=4.187kJ1kcal/h=1.163J/s=1.163W（7）傳熱問(wèn)題的電模擬法Rtq3.溫度場(chǎng)、等溫面及溫度梯度(1)溫度場(chǎng)：溫度按空間及時(shí)間的分布規(guī)律和變化規(guī)律就是溫度場(chǎng)。數(shù)學(xué)表達(dá)式：t=f(x，y，z，)分類(lèi)：穩(wěn)定溫度場(chǎng)：不隨時(shí)間而變化的溫度場(chǎng)。t=f(x，y，z)特點(diǎn)：，為穩(wěn)定傳熱。不穩(wěn)定溫度場(chǎng)：，為不穩(wěn)定傳熱。空間（一、二、三維溫度場(chǎng)）(2)等溫面(3)等溫線(4)溫度梯度：2.1.2基本定律1.傅立葉導(dǎo)熱定律(1)穩(wěn)定溫度場(chǎng)的建立y31tt0txt0txt0tx（a）(b)(c)穩(wěn)定溫度場(chǎng)的建立1~3為不穩(wěn)定導(dǎo)熱，為穩(wěn)定導(dǎo)熱時(shí)期。(2)傅立葉導(dǎo)熱定律在穩(wěn)定導(dǎo)熱狀態(tài)下，物體的熱通量與溫度梯度成正比?！獙?dǎo)熱系數(shù)。(3)導(dǎo)熱系數(shù)1)單位：w/mc2)物理意義：物體的導(dǎo)熱能力，q導(dǎo)熱能力3)影響因素：a.物質(zhì)種類(lèi)：氣：0.006~0.6w/mc液：0.07~0.7w/mc金屬：2.2~420w/mc；其中純銀最高，銅、金、鋁次之。工程材料：0.025~3w/mcb.物理狀態(tài)：溫度、壓力、密度、濕度等，其中溫度是最重要的因素。對(duì)于工程材料：=0（1+bt）=0+at(4)導(dǎo)溫系數(shù)a(熱量梯度)即單位時(shí)間、單位面積的熱流量與熱量梯度成正比?！獙?dǎo)溫系數(shù)1）單位：m2/s2）物理意義：熱量傳輸能力=導(dǎo)熱能力/吸熱能力a：，，熱量傳遞快，溫度傳遞快。a：，，熱量傳遞慢，溫度傳遞慢。

第二次課課題：傅立葉-克希荷夫?qū)嵛⒎址匠淌?.2穩(wěn)定導(dǎo)熱一、本課的基本要求：1.了解F-K方程的推導(dǎo)過(guò)程。2.掌握F-K方程各部分的物理意義及整個(gè)方程的物理意義、適用范圍及求解。3.正確理解三類(lèi)邊界條件。4.掌握一維平壁的溫度分布規(guī)律及導(dǎo)熱量的計(jì)算。（第一類(lèi)、第三類(lèi)邊界條件；單層、多層；為常數(shù)、不為常數(shù)。）二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的難點(diǎn)是F-K方程的應(yīng)用。2.本課的重點(diǎn)是一維平壁的溫度分布規(guī)律、導(dǎo)熱量的計(jì)算。三、作業(yè)：P2063、4傅立葉-克希荷夫?qū)嵛⒎址匠淌酵茖?dǎo)方法：元體分析法dzdv=dxdydzdQx1ABdQx2假設(shè)條件：1）無(wú)內(nèi)熱源2）忽略摩擦熱dxdy3）常物性（，c，等）推導(dǎo)依據(jù)：能量守恒元體熱收入元體熱支出=元體熱焓變化即元體的熱收支差=熱焓量的變化方程式的推導(dǎo)1)x方向的對(duì)流熱收支差：2)x方向的導(dǎo)熱熱收支差：3)x方向的總熱收支差：4)元體熱收支差：5)元體熱焓變化：整理后的得：熱焓的變化對(duì)流熱傳輸量傳導(dǎo)熱傳輸量上式就是F-K方程。（2）方程式的討論：1)方程的物理意義：——熱量蓄積量——對(duì)流熱傳輸量a——傳導(dǎo)熱傳輸量方程：能量守恒定律的具體體現(xiàn)。2)方程的適用范圍：滿足前提條件的一切對(duì)流導(dǎo)熱。3)方程的求解：N-S方程F-K方程聯(lián)立求解固體導(dǎo)熱：因=0，F(xiàn)-K方程可簡(jiǎn)化為：固體穩(wěn)定導(dǎo)熱：，則固體一維穩(wěn)定導(dǎo)熱：定解條件：邊界條件和初始條件（不穩(wěn)定導(dǎo)熱才有此條件）三類(lèi)邊界條件：溫度分布f(x,)tw=const熱流分布qw=(x,)qw=consttf=const，（換熱系數(shù)）=const(tftw)=w§2.2穩(wěn)定導(dǎo)熱穩(wěn)定導(dǎo)熱的含義：是指溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化的傳熱過(guò)程。穩(wěn)定導(dǎo)熱的特點(diǎn)：q=const穩(wěn)定導(dǎo)熱存在于：物體內(nèi)部穩(wěn)定導(dǎo)熱的求解目的：1)求物體內(nèi)部溫度場(chǎng)2)熱傳輸量穩(wěn)定導(dǎo)熱最簡(jiǎn)單的情況：一維無(wú)限大平面（長(zhǎng)、寬無(wú)限，沿厚度方向?qū)幔╅L(zhǎng)寬（8~10）厚度2.2.1第一類(lèi)邊界條件下導(dǎo)熱無(wú)限長(zhǎng)圓筒壁1.一維平壁穩(wěn)定導(dǎo)熱（一維、穩(wěn)定）x=0，t=tw1x=，t=tw2聯(lián)立求解三個(gè)方程，得：(線性規(guī)律)=在工程上多遇到的是由幾種不同材料組成的多層平壁：三層：整理得：n層：(接觸面溫度：tw2=tw1qR1tw3=tw1q(R1+R2)n層：twi+1=tw1q(R1+R2+R3+R4+)注意：對(duì)于多層平壁的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)取平均值，即第三類(lèi)邊界條件下的導(dǎo)熱實(shí)質(zhì)：熱氣體通過(guò)平壁傳給冷氣體的傳熱過(guò)程。描述這一過(guò)程的完整的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（一維、穩(wěn)定）聯(lián)立求解三個(gè)方程，得：同理，若平壁由n層不同材料組成，則 若不為常數(shù)，取其平均值。

第三次課課題：2.2.2一維圓筒壁穩(wěn)定導(dǎo)熱本課的基本要求：1.重點(diǎn)掌握一維圓筒壁的溫度分布規(guī)律及導(dǎo)熱量的計(jì)算。（第一類(lèi)、第三類(lèi)邊界條件；單層、多層；為常數(shù)、不為常數(shù)。）2.理解平均面積、導(dǎo)熱的形狀因素、接觸熱阻幾個(gè)參數(shù)。3.掌握臨界熱絕緣直徑問(wèn)題。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)一維圓筒壁的溫度分布規(guī)律及導(dǎo)熱量的計(jì)算。2本課的難點(diǎn)是臨界熱絕緣直徑的求解問(wèn)題。三、作業(yè)：P2066、7一維圓筒壁穩(wěn)定導(dǎo)熱1.第一類(lèi)邊界條件下導(dǎo)熱前提條件：內(nèi)半徑為r1，外半徑r2，長(zhǎng)度為l的圓筒壁，無(wú)內(nèi)熱源，為常數(shù)，內(nèi)外表面溫度分別為tw1、tw2且保持不變，tw1>tw2。微分方程：r=r1，t=tw1r=r2，t=tw2整理后，得((溫度梯度不是常數(shù)，而是與r有關(guān))t=C1lnr+C2(溫度沿的分布規(guī)律是一條對(duì)數(shù)曲線)tw1=C1lnr1+C2tw2=C1lnr2+C2由以上兩式可得：1最后，得注意：對(duì)圓筒壁而言，與平壁不同，圓筒壁的溫度梯度不是常數(shù)，是半徑r的函數(shù)，因此在不同半徑處的熱通量是不同的。在穩(wěn)定導(dǎo)熱情況下，通過(guò)長(zhǎng)度為l的圓筒壁的熱流量Q卻是恒定的。按傅立葉定律，對(duì)圓筒壁有：=工程上為了計(jì)算方便，按單位管長(zhǎng)來(lái)計(jì)算熱流，并記為ql，則式中1/2*lnd1/d2是單位長(zhǎng)度圓筒壁的導(dǎo)熱熱阻記為Rl，圖？示出了單層圓筒壁導(dǎo)熱的模擬電路圖。對(duì)于多層圓筒壁：（如三層）ql=tw1+Rl2+Rl3n層第三類(lèi)邊界條件下傳熱與前面的平壁導(dǎo)熱相類(lèi)似。導(dǎo)熱微分方程：邊界條件為：整理后得：同理，若平壁由n層不同材料組成，則幾點(diǎn)說(shuō)明(1)平均面積問(wèn)題Acp：平壁Acp=A圓筒壁(對(duì)數(shù)平均面積)球壁(幾何平均面積)(2)導(dǎo)熱的形狀因素因?yàn)橐痪S導(dǎo)熱的導(dǎo)熱計(jì)算最簡(jiǎn)單，所以工程上常將一些非一維的導(dǎo)熱問(wèn)題作為一維導(dǎo)熱來(lái)處理，這時(shí)就要引入形狀因素的概念，它的定義式為；Q=（tw1tw2）大多數(shù)室狀爐可認(rèn)為是空心六面體，此時(shí)可通過(guò)爐壁、棱、角的不同形狀因素來(lái)求熱流量。當(dāng)爐空間三個(gè)尺寸均大于壁厚的1/5時(shí)，它們的形狀因素分別為w=/A；l=0.54L；c=0.15(3)接觸熱阻a．定義：在多層壁的導(dǎo)熱中，由于接觸面不可能絕對(duì)平整和光滑，實(shí)際接觸面積較宏觀接觸面積小，接觸面之間存在間隙，這就形成了附加熱阻，稱為接觸熱阻Rc。b．影響接觸熱阻的因素：接觸面的粗糙度：Rc間隙大?。洪g隙Rc充填物種類(lèi)（）：Rc溫度：tRc(4)臨界熱絕緣直徑為了減少管道的熱損失，常采用在管道外側(cè)覆蓋熱絕緣層即隔熱層的辦法。但是覆蓋隔熱層以后是否一定能減少熱損失？如何正確選擇隔熱材料？對(duì)圓筒壁，其總熱阻為：從上式可以看出，前面兩項(xiàng)為常數(shù)，而后兩項(xiàng)則與有關(guān)。當(dāng)加大，即隔熱層加厚時(shí)，則隔熱層熱阻隨之加大，而隔熱層外對(duì)流換熱熱阻1/dx2則反而減少。下圖繪出了總熱阻Rl及構(gòu)成各項(xiàng)熱阻隨dx的變化曲線。Rl1/dx2d2dkpd2dkpd3對(duì)于Rl為極小值時(shí)隔熱層外徑dkp稱為臨近熱絕緣直徑，及得2由此，在管道外側(cè)覆蓋隔熱材料時(shí)必須注意：如果管道外徑d2小于dkp，見(jiàn)上圖，隔熱層外徑dx在d2與dkp之間，管道向外的傳熱量反而比沒(méi)有加隔熱層更大，直到隔熱層直徑大于d3時(shí)，才起到隔熱層減少熱損失的作用。工程管道中當(dāng)管道直徑很小，隔熱材料的2又比較大時(shí)，就應(yīng)該考慮dkp的問(wèn)題；若管道直徑很大時(shí)，一般不必考慮dkp的問(wèn)題。

第四次課課題：2.3對(duì)流換熱2.3.1概述2.3.2一、本課的基本要求：1.理解對(duì)流換熱的含義及其分類(lèi)，掌握對(duì)流換熱系數(shù)的單位、物理意義及影響因素。2.重點(diǎn)掌握牛頓冷卻公式的表達(dá)式及物理意義。3.正確理解熱附面層概念及其有效熱附面層厚度。4.了解用近似積分法求層流對(duì)流換熱系數(shù)的步驟。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是對(duì)流換熱的影響因素和牛頓冷卻公式的應(yīng)用。2.本課的難點(diǎn)是對(duì)流換熱機(jī)理的理解。三、作業(yè)：P2068§2.3對(duì)流換熱1.名稱：對(duì)流換熱即對(duì)流傳熱，又稱對(duì)流熱交換、對(duì)流給熱。2.含義：流體流過(guò)表面時(shí)與該表面之間所發(fā)生的熱量傳輸過(guò)程。3.前提條件：流體的流動(dòng)。4.組成：傳導(dǎo)熱量傳輸（取決于溫度梯度）對(duì)流熱量傳輸5.影響因素：流體的物性流動(dòng)的起因流動(dòng)的性質(zhì)速度場(chǎng)表面的幾何性質(zhì)6.分類(lèi)：(1)按流體流動(dòng)起因強(qiáng)制對(duì)流換熱自然對(duì)流換熱(2)按流體流動(dòng)性質(zhì)層流對(duì)流換熱紊流對(duì)流換熱(3)按附面層特性層流附面層對(duì)流換熱（平板：Re=5105）紊流附面層對(duì)流換熱6.研究對(duì)流換熱的目的：確定對(duì)流換熱系數(shù)。7.確定對(duì)流換熱系數(shù)的方法：精確解法近似積分解法相似理論-模型實(shí)驗(yàn)法類(lèi)似法概述1.對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)流換熱量習(xí)慣上用牛頓冷卻公式表示，即Q=(tftw)AWq=(tftw)W/m2單位：W/m2C物理意義：通過(guò)單位換熱面積，在單位時(shí)間內(nèi)，每單位溫差下的對(duì)流換熱量。影響因素：流體的物性流動(dòng)的起因流動(dòng)的性質(zhì)速度場(chǎng)表面的幾何性質(zhì)2.熱附面層概念及對(duì)流換熱機(jī)理(1)熱附面層概念：流體流過(guò)一平面，當(dāng)流體和平面發(fā)生對(duì)流換熱時(shí)，在靠近平面附近要形成一層有溫度梯度的附面層，稱為熱附面層。(2)對(duì)流換熱機(jī)理：前面已提過(guò)，熱附面層有層流與紊流之分，附面層厚度也隨著流入平面距離的增加而加厚，隨雷諾數(shù)的增加而減少。在熱附面層外，可視為溫度梯度dt/dx=0的等溫區(qū)。附面層內(nèi)的溫度分布因附面層性質(zhì)不同而異。層流附面層：溫度分布為線性，流體與表面之間通過(guò)此層時(shí)的對(duì)流換熱實(shí)際上是依靠流體的傳導(dǎo)熱量傳輸。紊流附面層：溫度分布很復(fù)雜，按紊流條件下熱附面層內(nèi)的溫度分布，可將其分為三個(gè)區(qū)域：(=1\*romani)紊流區(qū)：紊流渦動(dòng)強(qiáng)烈，y大，質(zhì)點(diǎn)對(duì)流熱傳輸作用遠(yuǎn)大于分子微觀運(yùn)動(dòng)的傳導(dǎo)熱傳輸?shù)淖饔?，流體摻混作用大，可視為熱阻極小的等溫區(qū)。(=2\*romanii)過(guò)渡區(qū)：紊流渦動(dòng)已大為減弱，已減少到使對(duì)流熱傳輸作用傳導(dǎo)熱傳輸作用幾乎相同的程度，熱阻已明顯增加，溫度梯度已不可忽視。(=3\*romaniii)層流底層區(qū)：靠近表面的層流底層區(qū)，y0，對(duì)流作用消失，熱量傳輸幾乎全部靠傳導(dǎo)，熱阻大，溫度梯度大。一般而言，此區(qū)集中了對(duì)流換熱一半以上的溫度降。對(duì)流換熱中，層流底層的傳導(dǎo)是整個(gè)過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)的原因就在于此。(3)對(duì)流換熱的簡(jiǎn)化模型：假定流體流過(guò)平面并與之發(fā)生對(duì)流換熱，只存在溫度均勻、溫度梯度dt/dx=0的核心區(qū)和靠近表面集中了全部對(duì)流換熱熱阻，溫度為線性分布的層流區(qū)。由于該區(qū)為層流，y=0，只有傳導(dǎo)作用，甚至可認(rèn)為為一停滯層，無(wú)論哪個(gè)方向的熱量傳輸只可能是傳導(dǎo)。3.對(duì)流換熱系數(shù)的表達(dá)式(邊界給熱微分方程式)q=(tftw)特點(diǎn)：抓住邊界導(dǎo)熱的主要因素，把附面層溫度場(chǎng)與對(duì)流換熱系數(shù)的確定下來(lái)，只要求得附面層溫度場(chǎng)，根據(jù)上式就可求出，這是精確解法和近似積分解法的基本出發(fā)點(diǎn)。流體流過(guò)平板時(shí)的對(duì)流換熱1.附面層對(duì)流換熱微分方程組精確解法就是聯(lián)立求解上述微分方程組求得對(duì)流換熱系數(shù)。2.卡門(mén)近似積分法求解層流對(duì)流換熱系數(shù)步驟：1)取附面層控制體建立能量積分方程；2)人為構(gòu)造一個(gè)溫度場(chǎng)的近似方程；3)求解積分方程；4)求。(1)附面層能量積分方程根據(jù)能量平衡原理，可得整理后得將其與層流下附面層動(dòng)量平衡方程 相比，又可看出動(dòng)量及熱量傳輸?shù)南囝?lèi)似。(2)層流附面層的溫度場(chǎng)方程式設(shè)溫度場(chǎng)為多項(xiàng)式如下t=a1+a2y+a3y2+a4y3根據(jù)附面層的特點(diǎn)，有四個(gè)邊界條件：y=0，t=twy=t，t=tfy=t，=0y=0，x=y=0，據(jù)此解出待定系數(shù)a1=tw，a2=3/2（tf），a3=0，a4=1/2（tf ）整理后得溫度方程 =()() 層流時(shí)附面層的速度方程()（)3兩者相比再次看到動(dòng)量、熱量傳輸?shù)念?lèi)似。(3)能量積分方程的解見(jiàn)書(shū)140頁(yè)表達(dá)式2-3-5a普蘭特準(zhǔn)數(shù)：Pr=(4)求對(duì)流換熱系數(shù)見(jiàn)書(shū)141頁(yè)表達(dá)式2-3-7a(5)幾點(diǎn)注意a.上列式子只能用于Pr>1的流體。氣體的Pr=0.6~1可近似使用，一般液體Pr=1~50可以應(yīng)用，液態(tài)金屬不能使用。b.各式只適用平板的層流附面層c.在有關(guān)準(zhǔn)數(shù)中只能使用定性尺寸、定性溫度。平板紊流層的對(duì)流換熱系數(shù)紊流渦動(dòng)是難以用數(shù)學(xué)描述的，故通過(guò)類(lèi)似法求解。表達(dá)式見(jiàn)142頁(yè)的2-3-9a

第五次課課題：2.3.3流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的對(duì)流換熱本課的基本要求：1.掌握平板層流附面層及紊流附面層對(duì)流換熱系數(shù)及對(duì)流換熱量的求法。（定性尺寸、定性溫度）2.重點(diǎn)掌握管內(nèi)層流和紊流對(duì)流換熱系數(shù)及對(duì)流換熱量的計(jì)算方法。（經(jīng)驗(yàn)公式）3.理解相似理論-模型實(shí)驗(yàn)求管內(nèi)紊流對(duì)流換熱系數(shù)的步驟。4.掌握Fo、Pe、Nu、St、Pr的表達(dá)式及物理意義。二.本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是用經(jīng)驗(yàn)公式求管內(nèi)層流及紊流的對(duì)流換熱系數(shù)及換熱量。2.本課的難點(diǎn)是相似理論-模型實(shí)驗(yàn)求管內(nèi)紊流對(duì)流換熱系數(shù)。三、作業(yè)：P2071013流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的對(duì)流換熱1.管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的熱附面層入口段：管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，自管口起到附面層匯合前的一段距離。熱穩(wěn)定段：溫度將繼續(xù)變化，溫度分布規(guī)律不再變化。2.圓管內(nèi)層流時(shí)的對(duì)流換熱通過(guò)建立及求解熱量傳輸方程式，可得對(duì)流換熱系數(shù)為這是微分方程的理論解，它和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差很大，其原因在于：入口段的影響自然對(duì)流的影響熱流方向和流體粘性的影響基于上述原因，管內(nèi)層流時(shí)的對(duì)流換熱一般不用理論公式而用實(shí)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算公式見(jiàn)書(shū)上144頁(yè)2-3-11、2-3-12注意：選用經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)要特別注意使用條件及定性溫度。3.管內(nèi)紊流對(duì)流換熱(1)相似理論—模型實(shí)驗(yàn)法步驟：a.建立微分方程：F—K方程N(yùn)—S方程連續(xù)性方程邊界給熱微分方程b.相似轉(zhuǎn)換求相似準(zhǔn)數(shù)：Eu、Re、Gr、Fr、Ho、Fo、Pe、Nu、St、Pr等c.被決定性準(zhǔn)數(shù)準(zhǔn)數(shù)方程d.求(2)幾個(gè)比較重要的準(zhǔn)數(shù)：傅立葉準(zhǔn)數(shù)：Fo==單位體積物體的導(dǎo)熱速率/單位體積物體的蓄熱速率Fo表示溫度場(chǎng)隨時(shí)間變化的不穩(wěn)定傳熱的準(zhǔn)數(shù)。分子是導(dǎo)入熱量，分母是熱焓變化，F(xiàn)o越大溫度場(chǎng)越趨于穩(wěn)定，可理解為相對(duì)穩(wěn)定度，它是不穩(wěn)定導(dǎo)熱中的一個(gè)重要準(zhǔn)數(shù)。皮克列準(zhǔn)數(shù)：=流體帶入的熱量/流體的導(dǎo)熱量Pe表明溫度場(chǎng)在空間分布的準(zhǔn)數(shù)。Pe越大說(shuō)明進(jìn)入系統(tǒng)的熱量大，導(dǎo)出的熱量少則溫度分布越均勻，因?yàn)镻e=RePr，Pe大，表示Re大，流體的紊流程度大，溫度就趨于均勻。努賽爾準(zhǔn)數(shù)：導(dǎo)熱熱阻/對(duì)流熱阻Nu表示對(duì)流換熱的強(qiáng)烈程度。Nu說(shuō)明導(dǎo)熱熱阻大而對(duì)流熱阻小。由于Nu中包括有對(duì)流換熱系數(shù)，它是被決定準(zhǔn)數(shù)，在對(duì)流換熱中最為重要。St是派生準(zhǔn)數(shù)：，它表示對(duì)流換熱量與流體帶入系統(tǒng)總熱量之比，St越大對(duì)流換熱也越強(qiáng)烈。Pr是物性準(zhǔn)數(shù)，是流體物性的無(wú)因次組合。表示流體動(dòng)量傳輸能力與熱量傳輸能力之比。（3）建立準(zhǔn)數(shù)方程在對(duì)流換熱中，被決定準(zhǔn)數(shù)是Nu數(shù)，，與對(duì)流換熱有關(guān)的其他準(zhǔn)數(shù)是Re、Gr、Pr。故準(zhǔn)數(shù)方程為：Nu=f(Re、Gr、Pr)若為紊流強(qiáng)制對(duì)流換熱時(shí)，可以忽略表示自然對(duì)流浮升力影響的Gr，則準(zhǔn)數(shù)方程簡(jiǎn)化為：Nu=f(Re、Pr)為自然對(duì)流時(shí)，可以忽略Re，有Nu=f(Gr、Pr)在具體應(yīng)用時(shí)，多表示為冪函數(shù)形式：Nu=CRenPrm或Nu=C(GrPr)n式中的C、n、m通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。(4)管內(nèi)紊流換熱的經(jīng)驗(yàn)公式Nu=0.023Re0.8Prf0.4該公式的適用范圍見(jiàn)書(shū)147頁(yè)。若與上述適用范圍不符，大約有三種修正：1)管長(zhǎng)修正2)螺旋管修正3)大溫差修正注意：若簡(jiǎn)化公式，則每簡(jiǎn)化一次，其應(yīng)用范圍就縮小一次。(5)強(qiáng)化管內(nèi)對(duì)流換熱的方法：當(dāng)流體已給定時(shí)提高流速減小管徑采用粗糙管道

第六次課課題：2.3.4流體通過(guò)其他物體時(shí)的對(duì)流換熱2.3.5一、本課的基本要求：1.掌握熱輻射的本質(zhì)及特點(diǎn)。2.正確理解輻射強(qiáng)度與輻射能力的含義。3.重點(diǎn)掌握熱輻射的基本定律：普朗克定律的表達(dá)式、物理意義；維恩位移定律的表達(dá)式及物理意義；四次方定律的表達(dá)式、物理意義。4.理解基爾霍夫定律的兩種表達(dá)式及物理意義。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是熱輻射的幾個(gè)基本定律。2.本課的難點(diǎn)是輻射強(qiáng)度與輻射能力的含義理解。三、作業(yè)：P2071415流體通過(guò)其他物體時(shí)的對(duì)流換熱1.流體橫向流過(guò)圓管時(shí)的對(duì)流換熱(1)流體橫向流過(guò)單根圓管時(shí)的對(duì)流換熱特點(diǎn)：附面層隨著流體橫掠圓管的位置而發(fā)生相應(yīng)的變化。附面層厚度由小大突然變小再逐漸增大又突然變小如此循環(huán)。Nu數(shù)由大小突然變大再逐漸減小又突然變大如此循環(huán)其經(jīng)驗(yàn)公式為：Nu=CRenPr1/3式中C、n見(jiàn)書(shū)149頁(yè)表2-3-3(2)流體橫向流過(guò)管束時(shí)的對(duì)流換熱管束：指多根單管按一定的方式排列的組合。管束的類(lèi)型：順排叉排管間距、排列方式也會(huì)影響流體橫向流過(guò)管束時(shí)的對(duì)流換熱。2.流體流過(guò)球體時(shí)的對(duì)流換熱自然對(duì)流換熱1.自然對(duì)流換熱的特點(diǎn)(1)自然對(duì)流：靜止流體與固體表面接觸，如果其間有溫度差，則靠近固體表面的流體將因受熱（冷卻）與主體靜止流體之間產(chǎn)生溫度差，從而造成密度差，在浮力作用下產(chǎn)生流體的上下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種流動(dòng)稱為自然流動(dòng)或自然對(duì)流。(2)自然對(duì)流換熱：在自然對(duì)流下的熱量傳輸過(guò)程即為自然對(duì)流換熱。(3)在自然對(duì)流換熱中，速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)是相互影響相互制約的；而代表浮力與粘性力之比且包括有溫度差t的Gr準(zhǔn)數(shù)起決定性作用。自然對(duì)流換熱附面層的特點(diǎn)：靠近表面處流速=0，附面層以外靜止流體的流速也=0，因而在附面層內(nèi)存在一流速的極大值。速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)如下所示ttffx自然對(duì)流的附面層自然對(duì)流附面層的速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)2．自然對(duì)流換熱的計(jì)算自然對(duì)流換熱的準(zhǔn)數(shù)方程式一般表達(dá)式為：Nu=C(GrPr)n式中的C、n與流動(dòng)性質(zhì)及表面朝向有關(guān)。適用條件：只適用于書(shū)上所列表、圖及表面溫度為常數(shù)的情況。其他情況可作修正后使用。界定自然對(duì)流換熱附面層為層流或紊流的Gr數(shù)是：109強(qiáng)制對(duì)流與自然對(duì)流共同存在時(shí)的對(duì)流換熱強(qiáng)制對(duì)流換熱中常附加自然對(duì)流換熱，后者有時(shí)可以忽略，有時(shí)不得忽略，其判別標(biāo)準(zhǔn)是：表示浮力與慣性力的相對(duì)大小。在管流中0.1時(shí)，自然對(duì)流可以忽略，時(shí)，則認(rèn)為是純自然對(duì)流換熱。水平管層流、紊流混合對(duì)流換熱的計(jì)算公式見(jiàn)書(shū)156頁(yè)。

第七次課課題：2.4輻射換熱2.4.1熱輻射的基本概念2.4.2熱輻射的基本定律一、本課的基本要求：1.掌握熱輻射的本質(zhì)及特點(diǎn)。2.正確理解輻射強(qiáng)度與輻射能力的含義。3.重點(diǎn)掌握熱輻射的基本定律：普朗克定律的表達(dá)式、物理意義；維恩位移定律的表達(dá)式及物理意義；四次方定律的表達(dá)式、物理意義。4.理解基爾霍夫定律的兩種表達(dá)式及物理意義。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是熱輻射的幾個(gè)基本定律。2.本課的難點(diǎn)是輻射強(qiáng)度與輻射能力的含義理解。三、作業(yè)：P20716§2.4輻射換熱2.4.1熱輻射的基本概念1.熱輻射的本質(zhì)(1)輻射：物體以電磁波的方式向外傳遞熱量的過(guò)程。(2)輻射能：物體以電磁波的方式向外傳遞的能量。通常以輻射表示輻射能。(3)熱輻射：因熱引起的電磁波輻射稱為熱輻射。它是由物體內(nèi)部微觀粒子在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所激發(fā)出來(lái)的。(4)能量轉(zhuǎn)換：內(nèi)能輻射能輻射能內(nèi)能A物體（發(fā)射）B物體（吸收）(5)輻射換熱：是指物體之間相互輻射和吸收過(guò)程的總效果。當(dāng)物體的溫度處于平衡時(shí)，則它們之間輻射和吸收的能量相等，處于熱的動(dòng)平衡狀態(tài)。(6)電磁波的速率、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：電磁波的特性取決于波長(zhǎng)或頻率。在熱輻射分析中通常用波長(zhǎng)來(lái)描述電磁波。(7)電磁波的波譜如書(shū)上157頁(yè)圖2-4-1熱射線的本質(zhì)決定了熱輻射過(guò)程有如下特點(diǎn)：(1)它是依靠電磁波向物體傳輸熱量，而不是依靠物質(zhì)的接觸來(lái)傳遞熱量。(2)輻射換熱過(guò)程中伴隨著能量的兩次轉(zhuǎn)換：物體的內(nèi)能輻射能；（接受）輻射能（轉(zhuǎn)換）內(nèi)能(3)一切物體只要其溫度T>0K，都在不斷發(fā)射熱射線。電磁波具有波粒二象性。2.輻射能的吸收、反射、透射熱射線與光的特性相同，所以光的投射、反射、折射規(guī)律對(duì)熱射線也同樣適用。如圖示：QQrQaQd根據(jù)能量守恒定律有： r——反射率；a——吸收率；d——透過(guò)率。當(dāng)吸收率a=1時(shí)，表明物體能將投射到它表面的熱射線全部吸收，稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。當(dāng)反射率r=1時(shí)，表明物體能將投射到它表面的熱射線全部反射出去，稱為絕對(duì)白體，簡(jiǎn)稱白體。當(dāng)是鏡反射（入射角=反射角）則稱鏡體。當(dāng)d=1時(shí)，稱為絕對(duì)透明體，簡(jiǎn)稱透明體，又稱介熱體、透熱體。應(yīng)該指出：上面所說(shuō)的黑體、白體、透明體均是對(duì)熱射線而言，而不是對(duì)可見(jiàn)光而言。3.黑體模型見(jiàn)書(shū)上159頁(yè)圖2-4-34.輻射強(qiáng)度和輻射能力(1)輻射強(qiáng)度：指表面朝向某個(gè)給定方向，對(duì)垂直于該方向的單位面積、在單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)所發(fā)射的全部波長(zhǎng)的能量，用I表示。單位為W/m2Sr若輻射能力僅指某波長(zhǎng)下波長(zhǎng)間隔d范圍內(nèi)所射的能量，則稱單色輻射強(qiáng)度。用I表示。單位為W/m2mSr。(2)輻射能力：發(fā)射輻射能的物體，每單位面積、單位時(shí)間內(nèi)向半球體空間所發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能量，用E表示。單位為W/m2。若輻射能力僅指某波長(zhǎng)下波長(zhǎng)間隔d范圍內(nèi)所射的能量，則稱單色輻射能力。用E表示。單位為W/m2m。熱輻射的基本定律1.普朗克定律C1——普朗克第一常數(shù)C2——普朗克第二常數(shù)普朗克定律的特點(diǎn)：(1)黑體的輻射光譜是連續(xù)的(2)和時(shí)，Eb皆為零，所以有極值Emax存在(3)T越高則Eb越大且max向短波方向移動(dòng)。維恩偏移定律可表明它們的關(guān)系為：=2897.6mK2.斯梯芬——波爾茲曼定律（四次方定律）4四次方定律不僅指出了黑體只要絕對(duì)溫度不為零就具有輻射能力，還表明了高溫和低溫輻射能力的顯著差異。3.基爾霍夫定律(1)灰體及黑度實(shí)際物體的單色輻射能力隨波長(zhǎng)及溫度的變化是不規(guī)則的，并不服從普朗克定律。實(shí)際物體的單色輻射能力與同溫度下黑體單色輻射能力之比稱為該物體的單色發(fā)射率或叫單色黑度以表示。則實(shí)際物體的輻射能力與同溫度下黑體輻射能力之比稱為該物體的發(fā)射率或叫黑度以表示。則若某一物體，其單色黑度不隨波長(zhǎng)而變化，則該物體被稱為灰體。即=f()灰體是一個(gè)理想的概念，自然界中并不存在灰體。但很多工程材料在紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以近似地作為灰體處理。由此引起的誤差都用黑度來(lái)加以修正。影響黑度的因素物體的材料、表面狀況、輻射方向物體的溫度(2)基爾霍夫定律定義一：任一物體的輻射能與其吸收率的比值皆等于同溫度下黑體的輻射能力。定義式一：定義二：平衡條件下物體的吸收率在數(shù)值上等于其黑度。定義式二：注意：兩者的概念并不相同。對(duì)于黑體a==1；一般物體，a<1，所以<1。對(duì)于灰體，黑度和吸收率都是常數(shù)；工程材料黑度不是常數(shù)但用它代替吸收率并視為常數(shù)將使計(jì)算大大簡(jiǎn)化。4.輻射能在空間分布的規(guī)律(1)距離平方定律點(diǎn)熱源：若輻射源的面積比起距離來(lái)小得可以忽略不計(jì)時(shí)，則稱為點(diǎn)熱源。點(diǎn)熱源的照射力與兩者距離的平方成反比，這個(gè)定律就是距離平方定律。E=若輻射源的尺寸比起傳播距離來(lái)不可忽略時(shí)，則上述定律不能適用。(2)蘭貝特定律——余弦定律定義：黑體圓面積dA1向圓面積dA2方向所輻射的能量等于沿dA1法線方向發(fā)射的輻射能dQn，dA2所對(duì)應(yīng)的立體角d以及表面dA1和dA2相對(duì)位置的余弦cos1三者的乘積。定義式：dQ=dQndcos1dQ=Endcos1dA1進(jìn)一步可證明：En=注意：蘭貝特定律只對(duì)黑體適用，而且表面應(yīng)是漫輻射表面，對(duì)粗糙表面的實(shí)際物體可近似使用。

第八次課課題：2.4.3固體表面間的輻射換熱一、本課的基本要求：1.掌握角度系數(shù)的定義、定義式、特點(diǎn)；正確理解幾種特殊形狀的角度系數(shù)。2.掌握輻射換熱中的幾個(gè)基本概念：自身輻射、吸收輻射、反射輻射、投射輻射、有效輻射。3.會(huì)計(jì)算任意兩灰面組成封閉體系的輻射換熱量。4.理解輻射換熱的網(wǎng)絡(luò)求法，掌握表面熱阻、空間熱阻的表達(dá)式。5.認(rèn)識(shí)遮熱板的應(yīng)用。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是角度系數(shù)及輻射換熱量的計(jì)算。2.．本課的難點(diǎn)是求解任意兩灰面組成封閉體系的輻射換熱量。三、作業(yè)：P2072122固體表面間的輻射換熱1.角度系數(shù)(1)角度系數(shù)的定義及求法定義：任意兩表面所組成的體系，其中一個(gè)表面所發(fā)射的輻射能投射到另一個(gè)表面上的能量占發(fā)射總能量的百分?jǐn)?shù)，稱為第一表面對(duì)第二表面的輻射角度系數(shù)，記為12。同理，第二表面對(duì)第一表面的輻射角度系數(shù)為21。定義式：，特點(diǎn)：角度系數(shù)是一個(gè)純幾何參數(shù)，12及21只與A1，A2的大小及它們的相互位置有關(guān)。相互性（即互變關(guān)系）：21A2整體性：12+13+14+15+1n=1值得注意的是：上式存在的條件是表面均為平面或凸面，稱為不可自見(jiàn)面。若有凹面，稱為可自見(jiàn)面，則上式應(yīng)為：11+12+13+14+15+1n=1(2)用代數(shù)法求角度系數(shù)兩無(wú)限大平面：11=22=0，21=12=1一可自見(jiàn)面與一不可自見(jiàn)面：11=0，，12=1，兩個(gè)可自見(jiàn)面：，，2.兩灰面之間的輻射換熱(1)有效輻射自身輻射：被研究表面按四次方定律在一定溫度下所發(fā)射的輻射能量，用Qs表示，且吸收輻射：被研究表面對(duì)外界投射到其表面被吸收的輻射能量，用Qa表示。反射輻射：被研究表面反射的輻射能量，用Qr表示。投射輻射：投到被研究表面輻射能的總和，用QG表示。有效輻射：自被研究表面發(fā)出的輻射能的總和，用QJ表示，顯然有差額熱量：被研究表面與其他表面換熱時(shí)，熱量的凈收入或凈支出，用Q表示。(2)任意兩灰面之間的輻射換熱假定任意兩灰面組成封閉體系，兩表面之間沒(méi)有輻射氣體，參看書(shū)上169頁(yè)圖2-4-17，則差額熱量可表示為：（1）也可表示為： （2）兩式消去QG，得（3）結(jié)論：黑體的有效輻射就是自身輻射。將（3）式應(yīng)用于封閉體系內(nèi)兩灰面，則其有效輻射分別為表面的差額熱量可表示為： 整理后得：上式就是任意兩灰面之間輻射換熱計(jì)算式。適用條件：封閉體系。影響輻射換熱的主要因素有：溫度黑度角度系數(shù)特例：兩無(wú)限大平板之間的輻射換熱因?yàn)?2=21=1所以 又因?yàn)镼=C[（）4（）4]12A1所以3.輻射換熱的網(wǎng)絡(luò)解法網(wǎng)絡(luò)解法的基礎(chǔ)是灰體的有效輻射的概念。它是根據(jù)輻射熱量傳輸與電量傳輸?shù)念?lèi)似性，把輻射換熱系統(tǒng)模擬為電路系統(tǒng)，借助于電路原理來(lái)求解輻射換熱的一種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于等效電路可使物理概念直觀而明了。表面熱阻：表面熱阻存在的原因：因?yàn)楸砻媸腔殷w而不是黑體，若表面為黑體，則該熱阻為零。空間熱阻：空間熱阻主要受空間因素的影響。若物體面積越小或角度系數(shù)越小，則該項(xiàng)熱阻將會(huì)越大。這樣，可將任意兩灰面所組成的封閉體系的計(jì)算式轉(zhuǎn)換為：該式說(shuō)明：輻射換熱量在兩灰面溫度下，黑體面熱勢(shì)差Eb1Eb2與熱阻之和的商，它的等效電路見(jiàn)書(shū)上174頁(yè)圖2-4-29所示。由圖可知，該網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)表面網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)空間網(wǎng)絡(luò)單元串聯(lián)而成。4.遮熱板若在兩平行平板之間加入一塊薄金屬板，該薄金屬板稱為遮熱板。132設(shè)T1T2T3在穩(wěn)定導(dǎo)熱時(shí)，q13=q32=q12將上面兩式相加，得123由于加入遮熱板，兩表面之間的輻射換熱量減少了一半。實(shí)際上，往往采用低黑度金屬板做遮熱板，這樣一來(lái)，削弱輻射換熱的效果將更顯著。思考：若加入n塊遮熱板，則輻射換熱量變?yōu)槎嗌伲康诰糯握n課題：2.4.4氣體與固體間的輻射換熱一、本課的基本要求：1.掌握氣體輻射的特點(diǎn)，正確理解氣體的吸收定律。2.能夠正確使用霍脫爾線圖求出氣體的黑度、氣體的吸收率。3.能夠理解綜合換熱并知道綜合換熱量的計(jì)算步驟。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是學(xué)會(huì)正確使用霍脫爾線圖。2.本課的難點(diǎn)是正確計(jì)算氣體的黑度及氣體的吸收率。三、作業(yè)：P2072324氣體與固體間的輻射換熱1.氣體輻射的特點(diǎn)：(1)選擇性(2)容積內(nèi)輻射(3)r=02.氣體的吸收定律Is=I0eKs單色輻射強(qiáng)度穿過(guò)氣層時(shí)，是按指數(shù)規(guī)律衰減的。3.氣體的黑度氣體的黑度通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)線圖查閱，其中以霍脫爾線圖應(yīng)用最廣。co2=f1(Tg，)co2=h2o=f2(Tg，)h2o=考慮到冶金爐中的主要輻射氣體是二氧化碳及水蒸氣，其他三原子及多原子氣體含量甚微可忽略不記，所以可認(rèn)為氣體的黑度g=co2+ho2式中的是考慮到CO2與H2O的光帶有部分重疊的修正值。數(shù)值可由圖2-4-32查出。注意：氣體在不同形狀容器內(nèi)輻射時(shí)，射線對(duì)某處的距離即所經(jīng)過(guò)的行程長(zhǎng)短并不一樣，因此在計(jì)算時(shí)要采用平均射線行程s。S的公式為：C——系數(shù)，0.85~0.95，一般取0.9值得注意的是：氣體的吸收率與黑度并不相等，因?yàn)闅怏w不是灰體，而且在與固體表面進(jìn)行熱交換時(shí)，氣體溫度可能與壁面溫度不相等。對(duì)含有二氧化碳及水蒸氣的煙氣中，氣體的吸收率ag可按如下公式計(jì)算：ag=aco2+ah2o4．氣體與器壁間的輻射換熱對(duì)流與輻射共同存在時(shí)的熱量傳輸工程上實(shí)際的熱量傳輸過(guò)程常包括兩種或兩種以上的傳輸方式，稱為綜合換熱?？倱Q熱量等于對(duì)流與輻射換熱量之和。Q=Qc+Qc——對(duì)流換熱量Qr——輻射換熱量

第十次課課題：2.5不穩(wěn)定導(dǎo)熱一、本課的基本要求：1.正確理解不穩(wěn)定導(dǎo)熱的過(guò)程、特點(diǎn)，研究目的。2.掌握不穩(wěn)定導(dǎo)熱中的主要相似準(zhǔn)數(shù)、區(qū)別薄材與厚材的標(biāo)志、理解有限厚及無(wú)限厚的物理意義。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是不穩(wěn)定導(dǎo)熱量的計(jì)算。2.本課的難點(diǎn)是如何確定不穩(wěn)定導(dǎo)熱的計(jì)算公式。三、作業(yè)：P20826§2.5不穩(wěn)定導(dǎo)熱不穩(wěn)定導(dǎo)熱可以分成周期性及非周期性兩大類(lèi)。周期性不穩(wěn)定導(dǎo)熱的特點(diǎn)：是物體中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間作周期性變化。非周期性不穩(wěn)定導(dǎo)熱的特點(diǎn)：物體的溫度隨時(shí)間不斷增加或減少，越來(lái)越接近四周介質(zhì)的溫度。不穩(wěn)定導(dǎo)熱中的基本概念1.不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程物體在加熱或冷卻的整個(gè)過(guò)程可以分為三個(gè)階段：不規(guī)則過(guò)程：溫度變化逐漸由表面向中心擴(kuò)展，受開(kāi)始條件影響很大，沒(méi)有固定的規(guī)律。正常過(guò)程：溫度分布不規(guī)則規(guī)律開(kāi)始消失，此時(shí)物體內(nèi)部所有各點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律均相等，并且受該物體的物理性質(zhì)及加熱的外部條件的影響。穩(wěn)定狀態(tài)：經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，物體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)物體內(nèi)各點(diǎn)溫度不再隨時(shí)間變化。2.研究不穩(wěn)定導(dǎo)熱的目的找出物體在加熱（冷卻）過(guò)程中任意部位的溫度；（計(jì)算加熱溫度）所傳輸?shù)臒崃侩S時(shí)間而改變的規(guī)律。（計(jì)算加熱時(shí)間）3.不穩(wěn)定導(dǎo)熱的解法導(dǎo)熱微分方程與單值條件聯(lián)立求解——分析法——數(shù)值解法：有限差分法4.不穩(wěn)定導(dǎo)熱中的主要相似準(zhǔn)數(shù)傅立葉準(zhǔn)數(shù)畢歐準(zhǔn)數(shù)：Bi=注意：畢歐準(zhǔn)數(shù)與努賽爾準(zhǔn)數(shù)Nu有相似的表達(dá)式。但它們的物理意義不同：Nu是指流體的對(duì)流換熱與流體本身傳導(dǎo)傳熱之間的關(guān)系，式中的是流體的導(dǎo)熱系數(shù)；Bi是指物體表面與介質(zhì)之間的換熱與物體內(nèi)部導(dǎo)熱之間的關(guān)系，式中的是物體本身的導(dǎo)熱系數(shù)。兩者的定性尺寸也不一樣。5.不穩(wěn)定導(dǎo)熱中的“薄材”與“厚材”“薄材”與“厚材”的標(biāo)志是斷面溫度差：溫差較小者稱為“薄材”；反之叫“厚材”。以Bi數(shù)的大小來(lái)區(qū)分“薄材”與“厚材”：Bi>0.5：“厚材”0.25<Bi<0.5：“薄材”6.不穩(wěn)定導(dǎo)熱中的“有限厚”與“無(wú)限厚”物體的溫度取值兩面均有界為“有限厚”。物體的溫度取值一面有界，一面無(wú)界或兩面均無(wú)界為“無(wú)限厚”有限厚的物理意義：物體在不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程中，其內(nèi)部各點(diǎn)溫度均隨時(shí)間變化，即透熱深度超過(guò)物體的實(shí)際厚度時(shí)，即為有限厚的溫度場(chǎng)。反之為無(wú)限厚溫度場(chǎng)。第三類(lèi)邊界條件下的薄材加熱第三類(lèi)邊界條件下最簡(jiǎn)單的情況是介質(zhì)溫度tf為常數(shù)；薄材是指Bi數(shù)很小的情況，以致可認(rèn)為加熱過(guò)程中斷面沒(méi)有溫度差。開(kāi)始條件時(shí)，t=t0邊界條件x=0時(shí)，tf=C求解方法：熱平衡法 平板、圓柱、球體薄材在恒溫介質(zhì)中的加熱可借助書(shū)上188頁(yè)圖2-5-5進(jìn)行計(jì)算。第三類(lèi)邊界條件下有限厚物體的不穩(wěn)定導(dǎo)熱恒溫爐中金屬加熱或金屬錠在空氣中冷卻過(guò)程都屬于此情況

第十一次課課題：2.6導(dǎo)熱的有限差分解法一、本課的基本要求：1.重點(diǎn)掌握有限差分法的基本概念、基本原理。2.掌握穩(wěn)定導(dǎo)熱的差分解法即會(huì)建立差分方程，能對(duì)差分方程進(jìn)行求解。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.本課的重點(diǎn)是有限差分法的基本概念、基本原理。2.本課的難點(diǎn)是差分方程的建立。三、作業(yè)：P20834§2.6導(dǎo)熱的有限差分解法有限差分法的基本概念1.有限差分的原理由微分學(xué)得知，函數(shù)的導(dǎo)數(shù)是函數(shù)的增量與自變量之比的極限，又稱為微商。x→0式中t與x為有限差分，t/x稱為有限差商。當(dāng)x時(shí)，差商的極限就是微商，當(dāng)x為一有限小量時(shí)，差商就可看著是微商的近似，即上式稱為向前差分，也可向后差分及中心差分，其表現(xiàn)形式分別為同樣，函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)也可用二階差商來(lái)近似表示