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1、热传导机理热传导机理 气体气体：温度不同的相邻分子相互碰撞，造成热量传递。 液体液体：分子间作用力较强，由相邻分子振动导致热传递。 固体：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基本概念和傅立叶定律 （1 1）温度场）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）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：稳态温度场： 非稳态温度场：非稳态温度场：t /64321780l /m加加热热炉炉i时间导 热 过 程 示 意 图法向等温面等温面、温度梯度与热流方向 （2）描述温度场特性的几个参数描
2、述温度场特性的几个参数 等温面等温面 具有相同温度的点组成的面 特点特点：等温面上各点温度相等， 等温面不会相交。 温度梯度温度梯度 沿等温面法线方向的温度变化率。方向方向：沿温度增高方向为正，且与等温面垂直。（3）热流量热流量 单位时间内所传导的热量， w。（4 4）傅立叶定律）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；负号负号：与 方向相反(热流量从高温向低温)。热流密度热流密度：表明表明： 4.2.2 热导率热导率说明：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
3、质的热导率可 从有关手册中查得。定义式定义式:8几种气体的导热率412653t /072004006001000800165432102/(Wm-11）1水蒸气2氧气3二氧化碳4空气5氮气6氩气几种气体的热导率：几种气体的热导率：0161026242012各种液体的导热率水11514131211109876543285.98/(Wm-11）t /H2O85.98/(Wm-11）475153555759491无水甘油2蚁酸3甲醇4乙醇5蓖麻油6苯胺7醋酸8丙酮9丁醇10硝基苯11异丙苯12苯13甲苯14二甲苯15凡士林油2060100140几种液体的热导率：几种液体的热导率： 物质热导率的大致范
4、围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非金属固体0.0550非金属液体0.55绝热材料0.051气体0.0050.50.010.020.040.060.10.20.40.6124610204060100200400600200600100014001800空气甲烷二氧化碳苯（气态）硅藻土冰水硅砖粘土耐火砖镁砖铝（液体）高合金钢合金钢低碳钢钾（液体）锌（液体）钢（液体）锌（固体）铜铝温度 K不同物质导热系数随温度变化的比较导热系数w/mK不同物质随温度变化的不同物质随温度变化的一般规律一般规律固体：4.2.3 平壁的稳态热传平壁的稳态热传导导
5、(1) (1) 单层平壁的稳态热传导单层平壁的稳态热传导 条件条件：平壁、一维稳态导热(x x 方向)；内容内容：热流量计算、温度分布 。 对平壁做热量衡算对平壁做热量衡算：对稳态传热：对稳态传热：bx1x2txt1t2 单层平壁的稳态热传导热导率为常数热导率为常数热流量：热流量：t2t1x/mt/ 单层平壁导热温度分布平壁内的温度分布：平壁内的温度分布：即：沿壁厚方向，温度分布为一直线。沿壁厚方向，温度分布为一直线。 热导率和温度有关热导率和温度有关方法方法1 1：平壁内的温度分布：平壁内的温度分布：方法方法2：把 m，按为常数处理，即：=f(t)时，时，沿壁厚方向，温度分布为非线性。t/x
6、/m单层平壁导热的热流量与壁内的温度分布对温度分布的影响x/mt2t1t/t2t3t4多层平壁稳态导热温度分布(2) 多层平壁的稳态热传导多层平壁的稳态热传导 条件条件：多层平壁一维稳态导热(x方向)。 则则：4.2.4 长圆筒壁的稳态热传导长圆筒壁的稳态热传导 L/d10，可按一维导热处理。与平壁稳态热传导相比，与平壁稳态热传导相比，相同点：相同点：一维稳态导热，=常数r1r2t1t2单层圆筒壁的导热不同点：不同点：热流方向（径向）；传热面积沿径向不同(1) (1) 计算热流量计算热流量 单层圆筒壁单层圆筒壁 沿径向取一小薄层，由傅立叶定律：r1r2t1t2单层圆筒壁的导热 多层圆筒壁多层圆筒壁r1r2r3r4t1t2t3t4123多层圆筒壁的导热(2) 圆筒壁内温度分布圆筒壁内温度分布 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：r1r2rr1rr2dr 单层球壁导热温度分布t1t2t温度分布：温度分布：非线性热流量：热流量：说明：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。
