传热学B-机械专业-第二章.ppt

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1、传热学B,陈 聪2011.3,作业,传导,对流,辐射,传导,辐射,对流,对流,传导,对流,辐射,传导,对流,辐射,作业,二、家用冰箱内表面经常会结霜。请分析结霜前后冰箱内表面与冰箱内空气的换热过程以及结霜对冰箱能耗产生什么样的影响。,作业,三、冬天，新建的居民楼刚住进时比住了很久的旧楼房感觉更冷，为什么？用传热学观点解释。,热对流,辐射,热对流,改变暖气中的水流速度是否可以显著地增强换热？,暖气内是水的强制对流换热，而外部是空气的自然对流换热，由于空气侧对流换热表面系数远小于水测的，因而通过改变水速对传热量的贡献不大。,作业,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（7）解决稳态导热问题的思路,

2、工程问题,物理问题,一维问题,多维问题,分析解法,数值解法,单层平板（平壁）,多层平板（平壁）,单层圆筒壁,多层圆筒壁,热阻,变截面,有内热源,热阻,热阻,热阻,直接积分法,标准解法,变导热系数,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,2-1 用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111OC，热流密度为42400 W/m2，使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数为1W/(mK)。,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,热量主要从锅底传入，侧面的热量传

3、递可以忽略,工程问题简化为物理问题,水垢表面温度T1恒定,水垢表面热流密度q1恒定,水垢与金属锅底接触面的温度恒定,一维传热,稳态传热,水垢与金属锅底接触面与水垢表面的传热方式：导热,一维平板稳态导热问题,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,热阻法,物理问题求解,热阻：,单位面积热阻：,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,物理问题求解,热流密度：,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,2-2 一个工业级的立方体冷冻室边长为3m，其复合壁由外层6.35mm厚的碳素钢板、中间层100mm厚的软木隔热材料和内层6.35mm厚的铝合金板构成。隔热材料与金属板之间

4、的黏合界面的接触热阻均为2.5e-4m2K/W。在内外表面温度分别为-6OC和22OC的情况下，冷冻室必须维持的稳态制冷负荷为多大？,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,热阻法,单位面积热阻：,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,热阻法,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,热阻法,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,热流密度：,热阻法,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,制冷负荷：,热阻法,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,2-3 外径为100mm的蒸汽管道，覆盖密度为20kg/m3的超细玻璃棉毡保温。蒸汽管

5、道的外壁温度为400oC，希望保温层外表面温度不超过50oC，且每米长管道上散热量小于163W，试确定所需的保温层厚度。,在柱坐标系中，一维稳态导热问题,热阻、标准解法,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,圆筒壁热阻：公式（2-31）,圆筒面的热流量：公式（2-30）,保温层最小厚度d,根据题意：,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,取平均导热系数，代入已知条件，得到,附录4：超细玻璃棉毡的导热系数,所需的保温层厚度为107mm,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,2-4 一高为30cm的铝制圆台形锥台，顶面直径为8.2cm，底面直径为13cm，底面及顶面温度各自均匀，并分别为520oC及20oC，锥台侧面绝热。试确定通过该锥台的导热量。铝的导热系数取为100W/(mK)。,变截面，一维稳态导热问题,直接积分法,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,A(x),?,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,已知：x,r0,r1,求:b,c,rx,2.3 典型一维稳态导热问题的分析解,（8）例题,作业,（1）2-12（2）预习肋片导热问题的求解,