传热学（第六版）1第一章导热理论基础.doc

第一章导热理论基础
第一节基本概念及傅里叶定律
一、基本概念
1. 温度场
温度场是指某一时刻,物体的温度在空间上的分布。一般地说,它是时间和空间的函数,对直角坐标系即
(1-1)
式中温度;
直角坐标系的空间坐标;
时间。
2. 等温面与等温线
同一时刻,温度场中所有温度相同的点连接所构成的面叫做等温面。不同的等温面与同一平面相交,则在此平面上构成一簇曲线,称为等温线。
图-1-1房屋墙角内的温度场
图1-2 温度梯度
3. 温度梯度
(1-3)
在直角坐标系中,温度梯度可表示为
(1-4)
在圆柱坐标系中,参看图1-3, 温度梯度可表示为
(1-5)
在圆球坐标系中,参看图1-3,温度梯度可表示为
= (1-6)
图1-3 圆柱和圆球坐标系
图1-3 圆柱和圆球坐标系
4. 热流矢量
热流矢量在直角坐标系三个坐标轴上的分量为、、。而且
++ (1-7)
热流矢量在圆柱坐标系三个坐标轴上的分量为、、,
(1-8)
热流矢量在圆球坐标系三个坐标轴上的分量为、、,
(1-9)
图1-4 热流矢量和温度梯度
二、傅里叶定律
(W/m2) (1-10)
(1-11)
(1-12)
(1-13)
第二节热导率
(1-14)
图1-5 各类物质热导率的范围
273K时部分物质的热导率表1-1
材料
W/(m×K)
材料
W/(m×K)
材料
W/(m×K)
纯金属固体:
合金材料
非金属材料
银
428
黄铜(70Cu-30Zn)
109
方镁石MgO

铜
401
铜合金(70Cu-30Zn)

石英(平行于轴)

铝
236
杜拉铝(96Al-4Cu)
160
刚玉石,Al2O3

镁
157
铝合金(92Al-8Mg)
102
大理石

锌
122
碳钢(wc≈%)

冰,H2O

铁

碳钢(wc≈%)

熔凝石英

镍
94
铬钢(wCr≈5%)

黏土

铂

铬钢(wCr≈17%)
22
瓷砖

锡

镍钢(wNi≈1%)

泥土

铅

镍钢(wNi≈35%)

云母

锆

铬镍钢

硼硅酸耐热玻璃
~
钛

钨钢(ww≈35%)

石膏板

气体
保温材料及气凝胶材料
W/(m×K)
液体
氦

陶瓷保温板

水银

氢

软泡沫塑料
~
水

空气

聚***乙烯泡沫

乙醇

氨

PU泡沫塑料

环戊烷

氩

SiO2气凝胶
~
戊烷

二氧化碳

低密度碳气凝胶

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