0532热传导基本定律傅立叶定律 TECHN MONGOL 物体或系统内导热速率的产生,是由于存在温度梯度的结果,且热流方 向和温度降低的方向一致,即与负的温度梯度方向一致,后者称为温度 降度 傅立叶定律是用以确定在物体各点存在温度差时,因热传 导而产生的导热速率大小的定律 定义:通过等温面导热速率,与其等温面的面积及温度梯 度成正比 inn dq oc dS OCITY POLYTECHNI at dq =-kds YIECHNIO 1式中:dq-导热速率,W m ds-等温表面的面积,m2 INNER MONGOL IA k一比例系数,称为导热系数,WmCC “-”表示热流方向与温度梯度方向相反 2021年2月23日 OLYTECHNIC 16/94
2021年2月23日 16/94 5.3.2 热传导基本定律 -傅立叶定律 物体或系统内导热速率的产生，是由于存在温度梯度的结果，且热流方 向和温度降低的方向一致，即与负的温度梯度方向一致，后者称为温度 降度。 傅立叶定律是用以确定在物体各点存在温度差时，因热传 导而产生的导热速率大小的定律。 定义：通过等温面导热速率，与其等温面的面积及温度梯 度成正比： 式中：dq－导热速率，W dS－等温表面的面积，m2 k－比例系数，称为导热系数，W/(m·℃) “－”－表示热流方向与温度梯度方向相反 n t dq kdS n t dq dS = −
5.3.3导热系数 TECHN MONGOLIA 将傅立叶定律整理,得导热系数定义式: k= dqy D POLYTECHNIC I at INER MONGOL dS an 物理意乂:导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量 因此,导热系数表征物体导热能力的大小,是物质的物性常 数之 等 其大小取决于物质的组成结构、状态、温度和压强 导热系数大小由实验测定,其数值随状态变化很大 VI O ZLISEAIN 大一金非属固体液体气加 小 POLY 2021年2月23日 OLYTECHNIC UNIVERS 17/94
2021年2月23日 17/94 5.3.3 将傅立叶定律整理，得导热系数定义式： 物理意义：导热系数在数值上等于单位温度梯度下的热通量。 因此，导热系数表征物体导热能力的大小，是物质的物性常 数之一。其大小取决于物质的组成结构、状态、温度和压强 等。 导热系数大小由实验测定，其数值随状态变化很大。 = = − n t dS dq k 大 ⎯金属 ⎯⎯非金属固体 ⎯⎯⎯⎯液体 ⎯气体 ⎯→小
o5331固体的导热系数 TECHN 金属:35~420W(m℃),非金属:0.2~30W/(m:℃ √固体中,金属是最好的导热体 纯金属:t,k 冷金属:纯度个,k↑ INER MONGOL √非金属:p,t↑ 〖说明〗 NER BONGOI √对大多数固体,k值与温度大致成线性关系: k=k0(1+t) 式中:k一固体在温度为t℃时的导热系数,W(m"℃ IVErS K-固体在温度为0℃时的导热系数,wm β温度系数。牙 令大多数金属:B<0 心大多数非金属:>0 2021年2月23日 OLYTECHNIC 18/94
2021年2月23日 18/94 5.3.3.1 固体的导热系数 金属：35～420W/(m·℃)，非金属：0.2～3.0W/ (m·℃) ✓固体中，金属是最好的导热体。 ❖纯金属：t↑，k↓ ❖金属： 纯度↑，k↑ ✓非金属：ρ，t ↑，k↑ 〖说明〗 ✓对大多数固体， k值与温度大致成线性关系： 式中： k－固体在温度为 t℃时的导热系数，W/(m·℃) k0－固体在温度为 0℃时的导热系数，W/(m·℃) β－温度系数。 ❖ 大多数金属：β<0 ❖大多数非金属：β>0 k k (1 t) = 0 +
0Y在热传导计算中,用物体的平均导热系数代替各点处的导 热系数,以简化计算,引起的误差很小。方法 k;+ 0k=2k1,k2-壁面两侧的导热系数 25 tot t1+t2 查图表或手册>k m 液体导热系数:007-0.7W(m)c 2 5.332液体的导热系数 t,k(水、甘油除外)00 令金属液体:其k比一般液体高,其中纯Na最高 在缺乏实验数据时,溶液的导热系数可按经验公式身, 冷非金属液体:纯液体的比其溶液的大 a导热系数估算式为: R 有机化合物的互溶混合液:k,Ea一组分质量分 有机化合物水溶液:km=0.9ak 率 2021年2月23日 OLYTECHNIC UNIV'm 2a k 19/94
2021年2月23日 19/94 ✓在热传导计算中，用物体的平均导热系数代替各点处的导 热系数，以简化计算，引起的误差很小。方法： 5.3.3.2 液体的导热系数 液体导热系数：0.07～0.7W/(m·℃) t↑，k↓(水、甘油除外) ❖金属液体：其k比一般液体高，其中纯Na最高 ❖非金属液体：纯液体的k比其溶液的大 在缺乏实验数据时，溶液的导热系数可按经验公式估算， 有机化合物水溶液：km =0.9∑aiki 有机化合物的互溶混合液：km=∑aiki k 2 t t t k ,k 2 k k k 1 2 m 1 2 1 2 ⎯⎯⎯ ⎯→ + = − + = 查图表或手册 壁面两侧的导热系数 ai－组分i的质量分 率
o533气体的导热系数大分 TECHN MONGOLIA 气体的导热系数:0.006~0.67W/(m:℃C) 温度的影响:t↑,k个P C EIVERS INNER MONGOL 0一般压强范围内,k随压强变化很小,可忽略uNcu P的影响 令过高(>2×105kPa)、过低(<3kPa)时,P↑,k↑ 气体的导热系数小,对导热不利,但有利于保温、绝热 常压下气体混合物的导热系数的估算式: INNER ∑k;yM 1/3 VI O LLISSCAIN ∑M!3 INNER MONGOL IA 式中:y1-组分i的摩尔分率 POLYTECHNIC M一组分的分子量,kg/kmol 2021年2月23日 OLYTECHNIC U 20/94
2021年2月23日 20/94 5.3.3.3 气体的导热系数 气体的导热系数：0.006～0.6 7W/(m·℃) 温度的影响：t↑，k ↑ P的影响 ❖一般压强范围内，k随压强变化很小，可忽略 ❖过高(>2×105kPa)、过低(<3kPa)时，P ↑，k ↑ 气体的导热系数小，对导热不利，但有利于保温、绝热 常压下气体混合物的导热系数的估算式： 式中：yi－组分i的摩尔分率 Mi－组分i的分子量，kg/kmol 1/3 i i 1/3 i i i m y M k y M k =