§2-1-通过平壁的导热

HeatTransfer传热学BuildingEnergyEfficiencyistheWaveoftheFuture!§2稳态导热建筑环境与设备工程专业主干课程之一!Chapter2SteadyheatconductionLogo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer§2-1通过平壁的导热平壁的长度和宽度都远大于其厚度，因而平板两侧保持均匀边界条件的稳态导热就可以归纳为一维稳态导热问题。平板可分为单层壁，多层壁和复合壁等类型。a.单层壁导热b.多层壁导热c.复合壁导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer一、单层平壁的导热oxa.几何条件：单层平板；b.物理条件：、c、已知；无内热源c.时间条件：:0t稳态导热d.边界条件：第一类Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransferxot1tt2120,,xttxtt根据上面的条件可得：第一类边界：0dd22xtΦxtxtc)(控制方程边界条件一、单层平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer直接积分，得：211cxctcdxdt代入边界条件：12121tcttc一、单层平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer)(dd1212112Attttqttxttxttt代入Fourier定律rRA热阻分析法适用于一维、稳态、无内热源的情况。线性分布一、单层平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer热量传递是自然界的一种转换过程,与自然界的其他转换过程类同,如:电量的转换,动量、质量等的转换。其共同规律可表示为:过程中的转换量=过程中的动力/过程中的阻力。在电学中，这种规律性就是欧姆定律，即：RUI二、热阻的含义Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer在平板导热中，与之相对应的表达式可改写为：At这种形式有助于更清楚地理解式中各项的物理意义。式中：热流量为导热过程的转移量；温压为转移过程的动力；分母为转移过程的阻力。t/A二、热阻的含义Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer由此引出热阻的概念：1）热阻定义：热转移过程的阻力称为热阻。2）热阻分类：不同的热量转移有不同的热阻，其分类较多，如：导热阻、辐射热阻、对流热阻等。对平板导热而言又分：面积热阻RA：单位面积的导热热阻称面积热阻。热阻R：整个平板导热热阻称热阻。二、热阻的含义Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer3）热阻的特点：串联热阻叠加原则：在一个串联的热量传递过程中，若通过各串联环节的热流量相同，则串联过程的总热阻等于各串联环节的分热阻之和。二、热阻的含义Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer多层平壁：由几层不同材料组成例：房屋的墙壁—白灰内层、水泥沙浆层、红砖（青砖）主体层等组成假设各层之间接触良好，可以近似地认为接合面上各处的温度相等t2t3t4t1q三、多层平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfert2t3t4t1q334322321121ttttttq由和分比关系33221141＋＋ttqt1r1t2r2t3r3t4推广到n层壁的情况:niiinttq111三、多层平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer三、多层平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer例2－1：有一砖砌墙壁，厚为0.25m。已知内外壁面的温度分别为25℃和30℃。试计算墙壁内的温度分布和通过的热流密度。解：由平壁导热的温度分布xtttt121代入已知数据可以得出墙壁内t=25+20x的温度分布表达式。从附录查得红砖的λ=0.87W/(m℃),于是可以计算出通过墙壁的热流密度221/4.17)(mWttqLogo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer例2－2由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。第二层为硅藻土绝热层，第三层为红砖，各层的厚度及导热系数分别为1＝240mm，1=1.04W/(m℃)，2＝50mm,2=0.15W/(m℃)，3＝115mm,3=0.63W/(m℃)。炉墙内侧耐火砖的表面温度为1000℃。炉墙外侧红砖的表面温度为60℃。试计算硅藻土层的平均温度及通过炉墙的导热热流密度。解：已知1＝0.24m,1=1.04W/(m℃)2＝0.05m,2=0.15W/(m℃)3＝0.115m,3=0.63W/(m℃)t1=1000℃t4=60℃Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfert2t3t4t1qt1r1t2r2t3r3t4℃℃289700/125922231112233221141qttqttmWttq硅藻土层的平均温度为：℃499232ttLogo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer四、变导热系数问题求解导热问题的主要途径分两步：(1)求解导热微分方程，获得温度场；(2)根据Fourier定律和已获得的温度场计算热流量；对于稳态、无内热源、第一类边界条件下的一维导热问题，可以不通过温度场而直接获得热流量。Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer五、第三类边界条件图2-4单层平壁的传热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer五、第三类边界条件Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer五、第三类边界条件Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer六、通过复合平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer六、通过复合平壁的导热Logo建筑工程系ConstructionEngineeringDepartmentHeatTransfer本节小结：1.单层平壁的导热2.热阻的含义3.多层平壁的导热4.变导热系数的导热问题5.通过复合平壁的导热感谢所有资料原始持有人的辛勤劳动！