重科大熱工基礎課件第2章 熱量傳輸第11講 不穩定導熱_第1頁
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文檔簡介

第十一講:

一、本課的基本要求：1.正確理解不穩定導熱的過程、特點，研究目的。2.掌握不穩定導熱中的主要相似準數、區別薄材與厚材的標志、理解有限厚及無限厚的物理意義。第二章熱

量

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輸不穩定導熱二、本課的重點、難點：1.本課的重點是學會正確查各種形狀的金屬材料的加熱時間、加熱溫度的線圖。第二章熱

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輸§2.5不穩定導熱

不穩定導熱可以分成周期性及非周期性兩大類。

周期性不穩定導熱的特點：是物體中各點溫度隨時間期性變化。

非周期性不穩定導熱的特點：物體的溫度隨時間不斷增加或減少，越來越接近四周介質的溫度。第二章熱

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輸2.5.1不穩定導熱中的基本概念1.

不穩定導熱過程物體在加熱或冷卻的整個過程可以分為三個階段：

不規則過程：溫度變化逐漸由表面向中心擴展，受開始條件影響很大，沒有固定的規律。

正常過程：溫度分布不規則規律開始消失，此時物體內部所有各點溫度隨時間的變化規律均相等，并且受該物體的物理性質及加熱的外部條件的影響。

穩定狀態：經過相當長時間，物體達到穩定狀態，此時物體內各點溫度不再隨時間變化。第二章熱

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輸2.

研究不穩定導熱的目的找出物體在加熱（冷卻）過程中任意部位的溫度；（計算加熱溫度）所傳輸的熱量隨時間而改變的規律。（計算加熱時間）3.

不穩定導熱的解法導熱微分方程與單值條件聯立求解——分析法

——數值解法：有限差分法

第二章熱

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輸4.不穩定導熱中的主要相似準數

傅立葉準數

畢歐準數：Bi=

l/

注意：

畢歐準數與努賽爾準數Nu有相似的表達式。但它們的物理意義不同：Nu是指流體的對流換熱與流體本身傳導傳熱之間的關系，式中的

是流體的導熱系數；Bi是指物體表面與介質之間的換熱與物體內部導熱之間的關系，式中的

是物體本身的導熱系數。兩者的定性尺寸也不一樣。第二章熱

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輸5.不穩定導熱中的“薄材”與“厚材”

“薄材”與“厚材”的標志是斷面溫度差：溫差較小者稱為“薄材”；反之叫“厚材”。以Bi數的大小來區分“薄材”與“厚材”：

Bi>0.5：“厚材”

0.25<Bi<0.5：“薄材”第二章熱

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輸6.不穩定導熱中的“有限厚”與“無限厚”物體的溫度取值兩面均有界為“有限厚”。物體的溫度取值一面有界，一面無界或兩面均無界為“無限厚”

有限厚的物理意義：物體在不穩定導熱過程中，其內部各點溫度均隨時間變化，即透熱深度超過物體的實際厚度時，即為有限厚的溫度場。反之為無限厚溫度場。第二章熱

量

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輸2.5.2第三類邊界條件下的薄材加熱

第三類邊界條件下最簡單的情況是介質溫度tf為常數；薄材是指Bi數很小的情況，以致可認為加熱過程中斷面沒有溫度差。開始條件

時，t=t0邊界條件

x=0時，

tf

t

x=0=

dt/dx

x=0

tf=C第二章熱

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輸求解方法：熱平衡法

平板、圓柱、球體薄材在恒溫介質中的加熱可借助書上188頁圖2-5-5進行計算。第二章熱

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輸2.5.3第三類邊界條件下有限厚物體的不穩定導熱

恒溫爐中金屬加熱或金屬錠在空氣中冷卻過程都屬于此

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