1、第四章 传热,一、基本概念和傅立叶定律 二、导热系数 三、平壁的稳定热传导 四、圆筒壁的稳定热传导,第二节 热传导,一、基本概念和傅立叶定律,1、温度场和等温面 温度场,物体或系统内部的各点温度分布的总和,温度场的数学表达式为,稳定温度场,不稳定温度场,温度场中各点的温度随时间而改变,温度场中各点的温度不随时间而改变,等温面：,温度场中温度相同的点组成的面,2、温度梯度 温度梯度 ：,等温面法线方向上的温度变化率，用gradt表示 。,温度梯度是向量，正方向指向温度增加的方向。 对于一维稳定的温度场，温度梯度可表示为 ：,3、付立叶定律,比例系数， 称为导热系数。w/mk 负号表示热流方向与
2、温度梯度方向相反。,付立叶定律,二、导热系数,1、导热系数的定义,在数值上等于单位温度梯度下的热通量 ，是物质的物理性质之一 。一般，金属的导热系数最大，非金属的固体次之，液体的较小，气体的最小。,2、固体的导热系数 纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低， 金属的导热系数大都随纯度的增加而增大。 非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数随密度增加而增大，也随温度升高而增大。,3、液体的导热系数 在非金属液体中，水的导热系数最大。除水和甘油外， 绝大多数液体的导热系数随温度的升高而略有减小，,纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。,3、气体的导热系数 气体的导热系数很小，不利于导热，但有利于保温。
3、气体的导热系数随温度升高而加大 。 在相当大的压强范围内，气体的导热系数随压强变化极小 注意：在传热过程中，物质内不同位置的温度可能不相同，因而导热系数也不同，在工程计算中常取导热系数的算术平均值。,三、通过平壁的稳定热传导,1、单层平壁的稳定热传导,边界条件为： x=0时，t=t1x=b时，t=t2,R导热热阻，K/W ；r单位面积的导热热阻 。 传导距离b越大，传热面积和导热系数越小，传导热阻越大,2、多层平壁的稳定热传导,推广到n层平壁有：,多层平壁导热是一种串联的导热过程，串联导热过程的推动力为各分过程温度差之和，即总温度差，总热阻为各分过程热阻之和，也就是串联电阻叠加原则。,3、接触热阻,若以r0表示单位传热面的接触热阻， 通过两层平壁的热通量变为 ：,接触热阻与接触面的材料，表面粗糙度及接触面上压强等因素有关。,四、圆筒壁的稳定热传导,1、单层圆筒壁的热传导,仿照平壁热传导公式，通过该圆筒壁的导热速率可以表示为：,分离变量积分：,圆筒壁的导热热阻,这个式子也可以写成与平壁传导速率方程类似的形式,圆筒壁的内外表面的对数平均面积，m2,当r2/r12时可用算术平均值代替对数平均值,2、多层圆筒壁的热传导,与多层平壁的稳定热传导计算类似，可导出：,
