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1、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
2、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
3、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， 利用傅立叶定律推出：,温度分布：非线性,热流量：,说明：对多层紧密接触的球壁， 总温度差为各层温度差之和 总的热阻为各层热阻之和。,