单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,由传热过程计算式,为了增加传热量，可以采取哪些措施?,增加温差,，,但受工艺条件限制,减小热阻：,金属壁一般很薄,(,很小,),、热导率很大，导热热阻一般可忽略,增大,h,1,、,h,2,，,但提高,h,1,、,h,2,并非任意的,增大换热面积,A,也能增加传热量,t,f1,h,1,t,w1,q,t,w2,h,2,t,f2,2-4 通过肋壁的导热,工程上经常采用肋片或翅片来强化换热肋片：依附于根底外表上的扩展外表肋片导热的特点：,在肋片伸展的方向上有外表的对流换热及辐射换热，因而热流量沿传递方向不断变化肋片外表的所传递的热量都来自或进入肋片根部，即肋片与根底外表的相交面分析目的：得出温度场、热流量直肋,2-4-1 等截面直肋的导热,从图中取出一个肋片：设肋片与根底外表相交处肋根的温度t0，周围流体温度为t，肋片与环境之间有热交换对流、辐射复合外表传热系数为h严格地说，肋片中的温度场是三维、稳态、无内热源、常物性、第三类边条的导热问题但由于三维问题比较复杂，故此，在忽略次要因素的根底上，将问题简化为一维问题。
假定：,宽度,l,且沿,肋片长度方向温度均匀,大、,H,，,认为温度沿厚度方向均匀0,x,dx,Q,x,Q,x+dx,1,H,Q,s,因此，,/1/,h,，温度仅沿,x,变化，于是可以把通过肋片的导热问题视为沿肋片方向上的一维导热问题,由能量守恒：,A,c,为截面积,P,为肋片截面周长,将以上三式代入守恒方程得：,令,为过余温度,0,x,dx,x,x+dx,1,H,s,这里一个二阶线性齐次常微分方程，通解为,肋根,x,=0 处边界条件为：,另一边界条件取决于肋片端部,x,=,H,处的条件，一般可认为肋片端部绝热：,得微分方程为：,0,x,dx,x,x+dx,1,H,s,应用边界条件可得：,最后可得等截面内的温度分布：,0,x,dx,x,x+dx,1,H,s,双曲余弦,双曲正切,双曲正弦,当,x=H,时：,x,0,0,L,h,等截面直肋片中的温度变化为一双曲函数.,由于肋片散入外界的全部热量都必须通过,x,=0处的肋根截面，于是,对于等截面直肋，其肋效率为：,故肋效率只与(,mH),有关肋效率:从散热的角度评价加装肋片后换热效果Fin efficiency,记,A,L,=,H,为肋片纵剖面积。
0,x,dx,Q,x,Q,x+dx,1,H,Q,s,可见，,mH,与参量 有关，其关系曲线如图所示这样，矩形直肋的散热量可以不用公式计算，而直接用图查出，然后，散热量,影响肋片效率的因素：肋片材料的热导率 、肋片外表与周围介质之间的外表传热系数 h、肋片的几何形状和尺寸P、A、H,热导率愈大，肋片效率愈高；,肋片愈高，肋片效率愈低，肋片不宜太高；,肋片愈厚，肋片效率愈高；,h愈大，即对流换热愈强，肋片效率愈低一般总是在外表传热系数较低的一侧加装肋片几点说明：,上述推导中忽略了肋端的散热认为肋端绝热对于一般工程计算，尤其高而薄的肋片，足够精确假设必须考虑肋端散热，取：Hc=H+/2,(2)上述分析近似认为肋片温度场为一维当Bi=h/0.05 时，误差小于1%对于短而厚的肋片，二维温度场，上述算式不适用；实际上，肋片外表上外表传热系数h不是均匀一致的 数值计算,2-4-2 通过环肋及三角形截面直肋的导热,为了减轻肋片重量、节省材料，并保持散热量根本不变，需要采用变截面肋片，环肋及三角形截面直肋是其中的两种r,0,x,y,0,矩形环肋片 三角形肋片,对于三角形和抛物线形肋,对于环肋：,对于变截面肋片来讲，由于从导热微分方程求得的肋片散热量计算公式相当复杂，也可以利用肋片效率曲线来计算。
肋片效率是衡量肋片散热有效程度的指标，但衡量肋片使用是否合理那么一般用另一个参数 来反映肋片有效度，其意义是肋片的传热速率与没有肋片时具有的传热速率的比值：,肋基处的截面积,例1,：摩托车发动机头部为一环形肋壁，肋片材料为铝合金,求：加了肋片后发动机头部向外传热增加了多少？,解题思路：,1、假设：,1略去上、下底面的散热量；,2一维稳态导热，肋片按等截面直肋看待，肋片顶端按绝热考虑，采用增加半个肋片厚度的方法来计算导热量；,3不计辐射换热2、计算未加肋片的导热量1：根据条件利用通过圆筒壁的导热公式，参见教材P53，式2-30；,3、计算加肋片的导热量2：一维稳态导热，肋片按等截面直肋看待，肋片顶端按绝热考虑，采用增加半个肋片厚度的方法来计算导热量，公式参见教材P60，式2-41；,4、比较1、2 的大小2-5 二维稳态导热问题,对于二维、稳态、无内热源且导热系数为常数的情况，热扩散方程为：,求解该方程的方法包括解析法、图解法、数值有限差分法和电模拟法等对于简单几何形状的物体，在给定线性边界条件下，可以通过解析法求出其精确解，当要求精度不高时，如一些工程设计计算，可以采用一种简便的图解法形状因子法求解。
温度增量数；,其中：,传热速率；,热流通道数；,垂直于图面方向上通道长度；,（3）计算热传导形状因子，确定热流量,定义,这里，t,1,、t,2,为导热体两个边界温度；S为形状因子,显然,用图解法求解二维稳态导热问题一般包括以下几个步骤：,1画出通量图对于给定形状和尺寸的物体，作出等温线和热流线的网络,2确定传热速率,常用几何条件下的形状因子,(参见教材P78-P79，表2-2),例2：一根直径为250mm的输送水蒸气的管道用成型的保温材料来包覆，构成截面外形尺寸为500mm*500mm的隔热层设蒸汽的平均温度为200，保温层外外表温度为60，保温材料的导热系数为0.10 W/(mK)管道长2m试计算该管道的散热量解：可设1稳态常物性导热；2水蒸气与管道间的换热阻力以及管壁的导热阻力远小于保温层的导热阻力，因而可以认为管道外外表的温度即为水蒸气的平均温度计算：采用形状因子法来计算，所研究的对象如表2-2中第6栏所示根条件，有：,讨论：,形状因子S是有量纲的物理量，其单位为m对于所研究的问题，利用对称性，可以对八分之一,区域定性地画出等温线与热流线，参见教材P82，图2-32所示作业,：,2-45；2-47；2-53；2-60；2-63；2-65,。