第三章非稳态导热报告.ppt

* 3.还可应用于第一类边界条件的情况，因为当h→∞时Bi→∞ ?意味着在过程开始的瞬间物体表面就达到了周围介质温度?恒温介质第三类边界条件转化为恒壁温第一类边界条件?图中 的曲线就代表恒壁温第一类边界条件的情况。 * 对于温度只沿半径方向变化的圆柱体（如无 限长圆柱体或两端面绝热的圆柱体）和球体在第三类边界条件下的一维非稳态导热问题，同理分别在圆柱坐标系和球坐标系中进行与上述类似的分析，可得类似的结果： R—圆柱体或球体的半径 r—圆柱体或球体内的任意半径 类似地可绘制出长圆柱体和球体的线算图 * 从非稳态导热过程开始时刻到导热体与周围介质达到热平衡为止，整个过程中所交换的热量为 当已知任一τ时刻导热体的温度分布时，导热体从0～τ时间间隔内与周围流体交换的热量Qτ与Q0的比值为： * 无限大平壁的 线算图 * 二、Bi数对导热体温度分布的影响 (1) 问题的分析 如图所示，存在两个换热环节： tf h tf h x t ? ? 0 ? tf h x t ? 0 a 流体与物体表面的对流换热环节 b 物体内部的导热 (2) 毕渥数的定义： * 无量纲数 当 时， ，因此，可以忽略对流换热热阻 当 时， ，因此，可以忽略导热热阻 ？ ？ (3) Bi数对温度分布的影响 * 三、 集总参数法的简化分析 1 定义：忽略物体内部导热热阻、认为物体温度均匀一致的 分析方法。此时， ，温度分布只与时间有 关，即 ，与空间位置无关，因此，也称为 零维问题。 2 温度分布 如图所示，任意形状的物体，参数均为已知。 将其突然置于温度恒为 的流体中。 * 当物体被冷却时（tt?）,由能量守恒可知 方程式改写为： ，则有 初始条件 控制方程 * 积分 ? ? ? ? 过余温度比 其中的指数： * 是傅立叶数 物体中的温度呈指数分布 方程中指数的量纲： * 【例3-1】直径50mm，高60mm的铜柱，开始时具有均匀温度150℃。突然将其浸入温度保持50℃的流体中，流体与铜柱表面间的换热系数 h=20 W/(m2·K)，试计算铜柱温度降到100℃，需要多长时间？铜柱的物性为λ=386 W/(m·K)，ρ=8954kg/m3，c=383.1 J/(kg·K)。 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 液态金属电渣熔接法制造复合轧辊新工艺的研究 * 第三章 非稳态导热 非稳态导热: 物体的温度场随时间而变化的导热过程。非稳态导热根据温度场随时间变化规律的特点分类： 1.周期性非稳态导热：物体的温度随时间而作周期性的变化（夏季或冬季房屋外温度以24h的周期变化） 2.非周期性非稳态导热(瞬态导热)：物体的温度随时间的推移逐渐趋近于恒定的值 * 非稳态导热的基本概念 §3-1 非稳态导热的基本概念 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： 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 * 一、典型非稳态导热过程的分析 1. 大平壁一侧突然受热升温时的导热 ?1 ?2 图中直线AD:初始时刻,大平壁内部各处温度均匀为t0 （1） 温度分布 非稳态导热的基本概念 * 曲线HBD:突然使大平壁左侧表面温度升高到t1并保持不变，右侧仍与温度为t0的空气接触?紧挨高温表面那部分的温度很快上升，其余部分仍保持初始温度t0。 随着时间的推移，平壁从左到右各部分的温度依次升高?从某一时刻开始平壁右侧表面温度逐渐升高，图中曲线HCD、HE、HF示意性地表