四.热量传递的三种基本形式 热传导 定义:物体中由于分子的振动, 与相邻分子发生碰撞而将热量从高温传向低温的传递方式。 特点:分子不发生宏观运动,只发生在固体中或静止的流体 中。在金属中,则是由自由电子的运动 2.对流传热 定义:由于流体质点发生运动而传递热量的形式。 分类:「自然对流:由于温差而引起密度差产生的对流。 强制对流:依靠机械施加外力使流体运动。 \(/( 特点:有分子和质点的宏观运动,发生在流体中 3.热辐射 定义:由电磁波传递热量的形式 特点:中间不需介质,真空中可传递
四. 热量传递的三种基本形式 ⎩⎨⎧ 1. 热传导 定义：物体中由于分子的振动， 与相邻分子发生 碰撞而将热量从高温传向低温的传递方式。 特点：分子不发生宏观运动，只发生在固体中或静止的流体 中。在金属中，则是由自由电子的运动。 2. 对流传热 定义：由于流体质点发生运动而传递热量的形式。 分类：自然对流：由于温差而引起密度差产生的对流。 强制对流：依靠机械施加外力使流体运动。 特点：有分子和质点的宏观运动，发生在流体中。 3. 热辐射 定义：由电磁波传递热量的形式。 特点：中间不需介质，真空中可传递
第二节.热传导 热传导的基本概念和付立叶定律 1.几个概念 (1)温度场:物体或系统中各点温度的分布 数学描述: t=f(x,y,2,6) O 温度场为位置和时间的函数 从时间上 稳定温度场:t=f(x,y,z)各点温度不随时间而变 不稳定温度场:t=f(x,y,z,O)各点温度随时间而变 从位置上: 「三维温度场:t=f(x,y,2,b) 维温度场:t=f(x,6)
一 . 热传导的基本概念和付立叶定律 1. 几个概念 ⑴温度场：物体或系统中各点温度的分布 数学描述： t = f ( x , y ,z,θ ) 温度场为位置和时间的函数 不稳定温度场： 各点温度随时间而变 稳定温度场： 各点温度不随时间而变 从时间上： ( , , , ) ( , , ) t f x y z θ t f x y z = = ( , ) ( , , ) θ θ t f x t f x y z = = 一维温度场： 三维温度场： ， 从位置上： 第二节. 热传导 ⎩⎨⎧ ⎩⎨⎧
我们研究的是稳定的、一维温度场t=fx) (2)等温面:温度场中,同一时刻、温度相同的点所组成的面 平壁: 圆柱: 圆球 (3)温度梯度: 两相邻的等温面的温差4t与该两面之间垂直距离4n比值的极限 At at grad lim An→>0An an o t 0 n ds 向量:大小: 方向:沿等温面垂直方向,正方向指向温度增加的 方向,故与传热反向
我们研究的是稳定的、一维温度场 t ＝f(x) ⑵等温面：温度场中，同一时刻、温度相同的点所组成的面 平壁： 圆柱： 圆球： ⑶温度梯度： 两相邻的等温面的温差 与该两面之间垂直距离 比值的极限 n t n t grad lim n 0 ∂ ∂ = = → ∆ ∆ ∆ ∆t ∆n 向量：大小： 方向：沿等温面垂直方向，正方向指向温度增加的 方向，故与传热反向
2.付立叶定律: 单位时间传导的热量(导热速率)与温度梯度和传热 面积成正比 at dO∝dS Q一导热速率J/S=W at Q=-nds S一导热面积m an at an 温度梯度 负号—表示传热和温度梯度反向 λ一比例系数,又称导热系数W/mK 3.导热系数元 do W W (1)单位: at ds =2K K an
2. 付立叶定律： 单位时间传导的热量（导热速率）与温度梯度和传热 面积成正比。 t dQ dS n t dQ dS n λ ∂ ∝ ∂ ∂ = − ∂ Q S t n λ ∂ ∂ — 导热速率 J / s = W — 导热面积 2 m — 温度梯度 负号 — 表示传热和温度梯度反向 — 比例系数，又称导热系数 W/m·K 3.导热系数 λ ⑴单位： 2 [ ][ ] dQ W W t K m K dS m n m λ = == ∂ ⋅ − ∂ ⎩ ⎨ ⎧
(2)意义:数值上;表示温度梯度为1单位面积所传递的热量 物理意义;表示物质导热能力的一个物性参数 (3)影响因素: 纯铜=377W/m.K ①与物质纯度有关 青铜=187W/m·K 物质越纯,个熟铁x=61W/m,K 钢乙=45W/mK ②与物质内部结构有关「硬塑料A=20形/mK 泡沫塑料λ=0.02W/m·K 同一材料密度p越大,则λ个 ③与物质物理性状有关冰4=22形/mK 0°C水=0.57W/mK 0°C汽2=0.016W/m.K
⑵意义：数值上；表示温度梯度为1,单位面积所传递的热量 物理意义；表示物质导热能力的一个物性参数 ⑶影响因素： ①与物质纯度有关 ⎩ ⎨ ⎧ = ⋅ = ⋅ 187 / m K 377 / m K W W λ λ 青铜 纯铜 ⎩ ⎨ ⎧ = ⋅ = ⋅ ↑ 45 / m K 61 / m K W W λ λ λ 钢 熟铁 物质越纯， ②与物质内部结构有关 ⎩ ⎨ ⎧ = ⋅ = ⋅ 0.02 / m K 20 / m K W W λ λ 泡沫塑料 硬塑料 同一材料密度 ρ越大，则 λ ↑ ③与物质物理性状有关 ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = ⋅ = ⋅ = ⋅ 0 C 0.016 / m K 0 C 0.57 / m K 2.25 / m K 0 0 W W W λ λ λ 汽 水 冰