导热微分方程+边界条件ppt课件.ppt

《导热微分方程+边界条件ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《导热微分方程+边界条件ppt课件.ppt（82页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用工程热力学与传热学工程热力学与传热学传热学传热学第九章第九章 导热导热经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第九章第九

2、章 导热导热内容要求内容要求v1.导热的基本定律（导热的基本定律（Fourier定律）定律）v2.导热微分方程及相应的单值性条件导热微分方程及相应的单值性条件 v3.几种最典型的稳态导热问题的分析和求解几种最典型的稳态导热问题的分析和求解 重点：一维稳态导热（平壁，圆筒壁，肋片）重点：一维稳态导热（平壁，圆筒壁，肋片）了解：二维稳态导热了解：二维稳态导热v4.非稳态导热及集总热容系统的分析方法非稳态导热及集总热容系统的分析方法v5.导热问题的数值求解方法导热问题的数值求解方法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受

3、服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用9-1 导热的理论基础导热的理论基础 9-1-1 导热的基本概念导热的基本概念 1.导热导热（conduction）物体的各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、物体的各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传 递过程。递过程。2.分类：分类：温度场（温度场（Temperature field）：）：在某一时刻在某一时刻，物体内所有各点的温度分布。，物体内所有各点的温度分

4、布。单纯的导热只能发生单纯的导热只能发生在密实的固体中。在密实的固体中。直角坐标系下：直角坐标系下：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用一维稳态温度场一维稳态温度场(one dimensional steady state temperature field）（1）按温度场是否随时间变化）按温度场是否随时间变化 稳态导热稳态导热：非稳态导热：非稳态导热：（2）按温度场随空间

5、坐标的变化）按温度场随空间坐标的变化 三维导热：三维导热：二维导热：二维导热：一维导热：一维导热：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.比较比较 表示温度差表示温度差 t 与距离与距离 x 的比值的比值 表示表示x方向上的温度变化率方向上的温度变化率 表示温度梯度表示温度梯度4.温度梯度温度梯度（temperature gradient）是沿等温面法线方向的向量，是沿等

6、温面法线方向的向量，其正方向指向温度增加的方向。其正方向指向温度增加的方向。温度变化率温度变化率最大的方向？最大的方向？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 9-1-2 导热基本定律导热基本定律 1.导热基本定律导热基本定律（Fouriers law of heat conduction）热流量热流量（heat flow）w 单位时间内通过某一给定截面的热量单位时间内通过某

7、一给定截面的热量q 热流密度热流密度（heat flux）w/m2 单位时间内通过单位面积的热量单位时间内通过单位面积的热量 导热系数导热系数（thermal conductivity）温度梯度温度梯度（temperature gradient）式中式中经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2.关于关于Fourier定律的几点说明定律的几点说明（1）物理意义）物理意义 导热

8、现象中，热流量其大小正比于温度梯度导热现象中，热流量其大小正比于温度梯度 和截面面积，其方向与温度梯度方向相反。和截面面积，其方向与温度梯度方向相反。（2）Fourier定律又称为导热热流速率方程。定律又称为导热热流速率方程。向量形式向量形式（3）适用范围：）适用范围：各向同性物体的稳态导热和非稳态导热。各向同性物体的稳态导热和非稳态导热。不适用于：不适用于：各向异性材料：各向异性材料：Q的方向与温度梯度的方向和的方向与温度梯度的方向和 的方向性有关。的方向性有关。极低温（接近于极低温（接近于0K）的导热问题。）的导热问题。极短时间产生大热流密度的瞬态导热问题。极短时间产生大热流密度的瞬态导热

9、问题。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 热流密度：热流密度：（4）直角坐标系中热流密度的表示）直角坐标系中热流密度的表示 温度梯度温度梯度：方向：温度降落的方向方向：温度降落的方向 单位：单位：w/m2 大小：大小：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺

10、诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用一维稳态导热的傅里叶定律：一维稳态导热的傅里叶定律：举例举例经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 9-1-3 导热系数导热系数（thermal conductivity）1.定义：定义：数值上等于温度梯度的绝对值为数值上等于温度梯度的绝对值为1K/m时的热流密度。时的热流

11、密度。2.影响因素：影响因素：（2）物体的结构和物理状态（密度，成分，湿度等）物体的结构和物理状态（密度，成分，湿度等）（1）物体的种类）物体的种类（3）物体的温度）物体的温度实验指出，对大多数材料实验指出，对大多数材料,与与 t 呈线形关系；呈线形关系；=0（1+b t)（附表（附表15,P392）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.不同物体的导热系数不同物体的导热

12、系数气体气体 绝热材料绝热材料 液体液体 紫铜紫铜黄金黄金铝铝铂铂铁等铁等导电性能好的金属，导热性能也好导电性能好的金属，导热性能也好 金属金属 值：常温值：常温 2.2-420 W/m.K经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 耐火材料，建筑材料耐火材料，建筑材料 绝热材料：平均温度在绝热材料：平均温度在350以下时导热系数小于以下时导热系数小于 0.12 W/m.K的材料

13、。（的材料。（GB4272-92）例如；玻璃纤维，矿渣棉，聚乙烯泡沫塑料。例如；玻璃纤维，矿渣棉，聚乙烯泡沫塑料。各向异性材料各向异性材料 导热系数的数值与方向有关。导热系数的数值与方向有关。例如：木材，石墨，晶体等例如：木材，石墨，晶体等 非金属非金属 值：值：0.0253.0 W/m.K 影响：温度，材料气孔率，密度，湿度影响：温度，材料气孔率，密度，湿度经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品

14、的价款或接受服务的费用 值：值：0.070.7 W/m.K 机理：类似于气体，非金属固体机理：类似于气体，非金属固体 影响因素：温度：大多数液体影响因素：温度：大多数液体 t ，（水，甘油除外）（水，甘油除外）（3）液体）液体经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 9-1-4 导热微分方程导热微分方程 1.直角坐标系下的导热微分方程直角坐标系下的导热微分方程 是描述物体内温度

15、分布的微分关系式。它是根据傅里叶是描述物体内温度分布的微分关系式。它是根据傅里叶定律和能量守恒定律建立的。定律和能量守恒定律建立的。假设：物体各向同性连续介质假设：物体各向同性连续介质,为常数，为常数，物体有内热源（吸热放热的化学反应，物体有内热源（吸热放热的化学反应，电阻通电发热等）。电阻通电发热等）。内热源强度内热源强度v：单位时间，单位体积的单位时间，单位体积的 内热源生成热。内热源生成热。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到

16、的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 选取微元六面体，应用能量守恒方程选取微元六面体，应用能量守恒方程dxdx+dxdz+dzdzdy+dydydxdx+dxdz+dzdzdy+dydyddvdUdxdydzdxdydz导入微元体导入微元体的总热流量的总热流量导出微元体导出微元体的总热流量的总热流量 微元体内热微元体内热 源生成热源生成热微元体储存微元体储存 能的变化能的变化+-=经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔

17、偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导入微元体的总热流量导入微元体的总热流量 din X方向：方向：y方向：方向：z方向：方向：导出微元体的总热流量导出微元体的总热流量 dout X方向：方向：y方向：方向：z方向：方向：xzyxzyxzy经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 单位时间内热源生成热单位时间内热源生成热 dv 单位时间热力学能

18、的增加单位时间热力学能的增加 dU因此：因此：xzyxzyxzy经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导热微分方程导热微分方程说明说明导热微分方程揭示了导热过程中物体的导热微分方程揭示了导热过程中物体的温度随温度随空间空间和和时间时间变化的函数关系。变化的函数关系。当当=常数时常数时 直角坐标系下非稳态，有内热源，常物性的直角坐标系下非稳态，有内热源，常物性的 导热微分方程

19、。导热微分方程。导温系数导温系数经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导温系数（热扩散率）导温系数（热扩散率）表示了物体传播温度变化的能力。表示了物体传播温度变化的能力。a的大小取决于的大小取决于和和c的综合影响。的综合影响。导热系数导热系数容积比热容积比热 对稳态导热：不出现对稳态导热：不出现a。非稳态导热：非稳态导热：a的高低，表示温度传播的快慢。的高低，表示温度传播的

20、快慢。数值范围：油数值范围：油110-7 银银2104 m2/s。a的定义：的定义：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 几种简化形式的导热微分方程几种简化形式的导热微分方程 导热系数导热系数=常数常数 无内热源无内热源V=0 稳态导热稳态导热 稳态导热，无内热源稳态导热，无内热源经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为

21、消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2.圆柱坐标系下的导热微分方程圆柱坐标系下的导热微分方程 圆柱坐标系中圆柱坐标系中 导热微分方程导热微分方程 无内热源，稳态，一维导热微分方程无内热源，稳态，一维导热微分方程经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费

22、用 3.球坐标系下的导热微分方程球坐标系下的导热微分方程 球坐标系中球坐标系中 导热微分方程导热微分方程 无内热源，稳态，一维导热微分方程无内热源，稳态，一维导热微分方程经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 单值性条件单值性条件 使导热微分方程获得特解即唯一解的条件。使导热微分方程获得特解即唯一解的条件。9-1-5 导热问题的单值性条件导热问题的单值性条件 导热微导热微分方

23、程分方程单值性单值性条件条件确定的确定的温度场温度场 +=几何条件几何条件 物理条件物理条件 时间条件时间条件 边界条件边界条件 单值性条件包括四个方面：单值性条件包括四个方面：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.几何条件：几何条件：参与导热过程的物体的几何形状及尺寸大小。参与导热过程的物体的几何形状及尺寸大小。2.物理条件：物理条件：导热物体的物理性质（导热物体的物理

24、性质（）,有无内热源。有无内热源。3.时间条件：时间条件：导热过程进行的时间上的特点。导热过程进行的时间上的特点。稳态导热：无初始条件稳态导热：无初始条件 非稳态导热：非稳态导热：4.边界条件：边界条件：说明了导热物体边界上的热状态以及与周围环境说明了导热物体边界上的热状态以及与周围环境 之间的相互作用。之间的相互作用。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第一类边界条件第

25、一类边界条件 给出物体边界上的温度分布及随时间的变化规律。给出物体边界上的温度分布及随时间的变化规律。恒壁温边界条件（恒壁温边界条件（Constant temp B.C）举例举例经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第二类边界条件第二类边界条件 给出物体边界上的热流密度分布给出物体边界上的热流密度分布 及其随时间的变化规律。及其随时间的变化规律。或：或：恒热流边界条件（恒热

26、流边界条件（Constant heat rate B.C）绝热边界条件（绝热边界条件（Adiabatic B.C）绝热边界条件绝热边界条件经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第三类边界条件第三类边界条件 给出与物体表面进行对流换热的流体温度给出与物体表面进行对流换热的流体温度 t f 及及 表面传热系数表面传热系数 h。举例举例经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照

27、消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导热微分方程导热微分方程 单值性条件单值性条件 第三类边界条件在一定情况下会自动转化为第三类边界条件在一定情况下会自动转化为 第一类或第二类边界条件。第一类或第二类边界条件。总结总结导热数导热数学模型学模型物体物体温度场温度场热流密度热流密度 分析解法分析解法 数值解法数值解法 实验方法实验方法 Fourier定律定律第三类第三类 第一类边界条件第一类边界条件 第三类第三类 第二

28、类边界条件第二类边界条件 h非常大：非常大：h非常小：非常小：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.描述傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量描述傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量 和符号的物理意义。和符号的物理意义。2.白天晒被子，晚上盖时会觉得很暖和，为什么？白天晒被子，晚上盖时会觉得很暖和，为什么？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿

29、其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用例例 题题1.如图，由某种材料组成的大平壁，厚度为如图，由某种材料组成的大平壁，厚度为0.5m，具有，具有 强度等于强度等于 103 w/m3 的内热源。在某一瞬时的温度场为的内热源。在某一瞬时的温度场为 t=450-320 x-160 x2。已知已知=24.38W/m.k,c=116J/kg.K,=18070kg/m3。求求（1）x=0m 和和 x=0.5m 两处的热流密度；两处的热流密度；（2）该

30、平壁热力学能的变化速率；）该平壁热力学能的变化速率；（3）x=0m和和x=0.5m两处温度两处温度 随时间的变化速率。随时间的变化速率。t=450-320 x-160 x20 xtt w1t w2V0.5经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用9-2 稳态导热稳态导热9-2-1 平壁的一维稳态导热平壁的一维稳态导热 1.第一类边界条件下单层平壁的导热第一类边界条件下单层平壁的导

31、热 假设；大平壁假设；大平壁=常数，表面积常数，表面积A，厚度厚度，无内热源，平壁两侧，无内热源，平壁两侧 温度温度 tw1,tw2，且，且tw1 tw2 确定确定:（1）平壁内的温度分布）平壁内的温度分布 （2）通过此平壁的热流密度）通过此平壁的热流密度经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导热数学模型（导热微分方程导热数学模型（导热微分方程+边界条件）边界条件）求解微分

32、方程，得通解：求解微分方程，得通解：由边界条件，求由边界条件，求 C1，C2：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 平壁内的温度分布平壁内的温度分布 温度梯度温度梯度 通过平壁的热流密度通过平壁的热流密度 通过平壁的总热流量：通过平壁的总热流量：大小和方向大小和方向经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的

33、价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用结论结论 当当=常数时，平壁内温度分布呈线性分布，常数时，平壁内温度分布呈线性分布，且与且与无关。无关。通过平壁内任何一个等温面的通过平壁内任何一个等温面的 热流密度均相等，与坐标热流密度均相等，与坐标x无关。无关。t w2tw1R 导热热阻（导热热阻（Conductive resistance）总热阻：总热阻：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者

34、提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2.第一类边界条件下多层平壁的导热第一类边界条件下多层平壁的导热按照热阻串联相加原则按照热阻串联相加原则（1）热流密度）热流密度（2）n层平壁热流密度层平壁热流密度经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.第三类边界条件下多层平壁的导热第三类边界条件

35、下多层平壁的导热（1）热流密度）热流密度如何求解两侧壁面温度如何求解两侧壁面温度及夹层中间温度？及夹层中间温度？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 4.复合平壁的导热复合平壁的导热经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿

36、其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 9-2-2 圆筒壁的一维稳态导热圆筒壁的一维稳态导热 1.单层圆筒壁的导热单层圆筒壁的导热 假设；空心圆筒壁假设；空心圆筒壁 l，内外径，内外径 r1,r2,且且 l d2，=常数，无内热源，内外表面常数，无内热源，内外表面 温度温度 tw1,tw2，且，且tw1 tw2 确定确定：（：（1）圆筒壁的温度分布）圆筒壁的温度分布 （2）通过径向的热流量）通过径向的热流量 选取坐标系为圆柱坐标选取坐标系为圆柱坐标经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受

37、服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导热数学模型（导热微分方程导热数学模型（导热微分方程+边界条件）边界条件）求解微分方程，得通解：求解微分方程，得通解：由边界条件，求由边界条件，求 C1，C2：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 圆筒内的温度分布圆筒内的温度分布 温

38、度梯度温度梯度 圆筒壁沿圆筒壁沿 r 方向的热流密度方向的热流密度经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 通过整个圆筒壁的总热流量通过整个圆筒壁的总热流量 整个圆筒壁的导热热阻整个圆筒壁的导热热阻经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的

39、要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 单位长度圆筒壁的热流量单位长度圆筒壁的热流量 2.第一类边界条件下，多层圆筒壁的导热第一类边界条件下，多层圆筒壁的导热 通过多层圆筒壁的总热流量通过多层圆筒壁的总热流量 单位长度的热流量单位长度的热流量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3.第三类边界条件下，多层圆筒壁的导热第三类边界条件下，

40、多层圆筒壁的导热 通过多层圆筒壁的总热流量通过多层圆筒壁的总热流量 单位长度的热流量单位长度的热流量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用结论结论关于圆筒壁导热的几点结论关于圆筒壁导热的几点结论（1）一维圆筒壁导热，壁内的温度分布）一维圆筒壁导热，壁内的温度分布 成成对数分布（沿径向）对数分布（沿径向）。（2）圆筒壁的温度梯度沿径向变化。）圆筒壁的温度梯度沿径向变化。（3）对

41、稳态导热，通过圆筒壁径向）对稳态导热，通过圆筒壁径向热流密度热流密度 不是常数不是常数，随，随r的增加，热流密度逐渐减小，的增加，热流密度逐渐减小，但通过整个圆筒壁的但通过整个圆筒壁的总热流量不变总热流量不变。（4）对无内热源的一维圆筒壁导热，单位长度圆筒壁）对无内热源的一维圆筒壁导热，单位长度圆筒壁 的热流量是相等的。的热流量是相等的。圆筒壁按单位长度管长而不是圆筒壁按单位长度管长而不是 单位面积来计算热流密度单位面积来计算热流密度。对比平壁对比平壁经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品

42、或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 9-2-3 变导热系数变导热系数 对大多数材料，可近似认为对大多数材料，可近似认为 随随 t 线性变化。线性变化。一维稳态导热微分方程一维稳态导热微分方程即是：即是：温度分布的表达式：温度分布的表达式：温度分布为二次曲线温度分布为二次曲线温度分布与温度分布与b的关系？的关系？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失

43、，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用根据根据Fourier定律的表达式：定律的表达式：热流密度热流密度或：或：既：既：平均导热系数：平均导热系数：算术平均温度：算术平均温度：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.图示三层平壁中，若图示三层平壁中，若为定值，过程为稳态，试分析为定值，过程为稳态，试分析 三条温度分布曲线所对应的导热系数的相对大小。三条温度分

44、布曲线所对应的导热系数的相对大小。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.厚度为厚度为的单层平壁，两侧温度维持为的单层平壁，两侧温度维持为 t1 和和 t2，平板，平板 材料导热系数材料导热系数 （其中（其中a，b为常数），为常数），试就试就 b0，b=0，b,面积面积A，周长，周长U。温度分布。温度分布 t=f(x)，一维导热，一维导热，=常数，表面传热系数常数，表面传热

45、系数h=常数，常数，忽略肋片端面的散热量。忽略肋片端面的散热量。（端面绝热）（端面绝热）确定确定（1）肋片的温度分布）肋片的温度分布 （2）通过肋片的散热热流量）通过肋片的散热热流量分析通过肋片的传热过程分析通过肋片的传热过程经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 导热数学模型（导热微分方程导热数学模型（导热微分方程+边界条件）边界条件）引入过余温度：引入过余温度：=t-t

46、相应温度分布：相应温度分布：=f(x)肋片根部肋片根部 x=0，过余温度，过余温度=0=t 0-t 肋片端部肋片端部 x=H，过余温度，过余温度=H=tH-t经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 肋片单位体积的散热量肋片单位体积的散热量 微元体散热热流量微元体散热热流量 微元体的体积微元体的体积 肋片单位体积的散热量肋片单位体积的散热量 将将和和 代入微分方程代入微分方程经

47、营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 过余温度表示的导热微分方程过余温度表示的导热微分方程+边界条件边界条件 求出通解：求出通解：求出积分常数：求出积分常数：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金

48、额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 肋片过余温度的分布函数肋片过余温度的分布函数说明说明 肋片的过余温度从肋根开始肋片的过余温度从肋根开始 沿高度方向按双曲余弦函数沿高度方向按双曲余弦函数 的规律变化。的规律变化。肋端的过余温度肋端的过余温度经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 实际肋端的边界条件可有四种不同的情况：实际肋端的边界条件可有四种不同的情况：Convect

49、ion from tip Negligible heat loss from tip Tip temperature=H Tip temperature=Fluid temperature 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 通过肋片的散热热流量通过肋片的散热热流量 2.肋片效率肋片效率（1）肋片效率：肋片的实际散热量）肋片效率：肋片的实际散热量与假设整个肋片与假设整个肋

50、片 都具有肋基温度时的理想散热量都具有肋基温度时的理想散热量0之比。之比。（2）影响肋片效率的因素（图）影响肋片效率的因素（图9-20，9-21，P207）对等截面直肋：对等截面直肋：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用例例 题题4.不锈钢实心圆杆的直径为不锈钢实心圆杆的直径为10mm，长，长0.2m。从。从 t0=120 的基面上伸出，周围的空气保持的基面上伸出，周围的空