传热学 第二章 导热理论基础.ppt

第二章导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒(分子、原子和
自由电子等)的运动(移动、振动和转动)进行的能
量传递。
※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发
阐述导热过程的基本规律
讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
因此,导热与物体内的温度分布密切相关。
第二章导热理论基础
一、温度场(P13)
第一节温度场和温度梯度
某一瞬间物体内所有各点的温度分布,
1、定义:
一般是空间坐标和时间坐标的函数。
第二章导热理论基础
一、温度场
第一节温度场和温度梯度
2、分类:
稳态温度场
(1)时间角度
非稳态温度场
(起动、停机、变工况运行)
(稳定工况运行)
第二章导热理论基础
一、温度场
第一节温度场和温度梯度
2、分类:
一维温度场
(2)空间角度
三维温度场
二维温度场
一维稳态温度场:
(3)最简单温度场
第二章导热理论基础
第一节温度场和温度梯度
二、等温面和等温线(P13)
2、等温线:
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
1、等温面:
为了在平面内清晰地表示一组等温面,常用这些等温面与一平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。
图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
同一瞬间,温度场中温度相同的点所连成的面。
等温面与其他任一平面的交线。
第二章导热理论基础
第一节温度场和温度梯度
图2-1 温度场实例
a)内燃机活塞;b)水冷燃气轮机叶片
第二章导热理论基础
第一节温度场和温度梯度
(2)对于均质各向同性的连续体,温度场是连续的,
即等温线是连续的,它只能中断在物体边界上。
(内部边界和外部边界)
(3)等温线上温度相同,所以沿着等温线无热流。
4、特点:
(1)两个等温面或两条等温线之间不会相交。
二、等温面和等温线(P13)
第二章导热理论基础
第一节温度场和温度梯度
三、温度梯度(P13-14)
图2-2 等温线与热流线
a)温度梯度与热流密度矢量;b)等温线与热流线
热量传递只能发生在不同的等温面之间,如图2-2所示:
1、定义:
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第一节温度场和温度梯度
三、温度梯度(P13-14)
两等温面之间的温差Δt与其法线方向的距离Δn的比值的极限称为温度梯度,以gradt表示:
1、定义:
第二章导热理论基础
第一节温度场和温度梯度
(1)温度梯度也即等温面法线方向的温度变化率,
标志着温度场中温度变化的显著程度。
常称为温度降度。
对于一维稳态温度场,温度梯度可表示为标量形式:
2、特点:
(2)温度梯度是一矢量,正向指向温度增加的方向,
热传递则沿着温度降低的方向,
热流线恒与等温线垂直相交。