热传导原理分析和总结.pdf

第一节 热传导 一、傅立叶定律 如 4—1 所示，热能总是朝温度低的方向传导，而导热速率dQ 则和温度梯 t 度 n以及垂直热流方向的截面dA 成正比： t  dA dQ=- n (4—1) t n  式中负号表示 dQ 与 的方向相反，比例系数 称为导热系数。根据傅立 叶定律（4—1）可以导出各种情况下的热传导计算公式。 4—1 温度梯度与 4—2 单层平壁的 热流方向的关系 稳定热传导 二、导热系数 导热系数的定义式为： dQ   t dA n （4—2） 导热系数在数值上等于单位导热面积、单位温度梯度下在单位时间内传导的 热量，这也是导热系数的物理意义。导热系数是反映物质导热能力大小的参数， 是物质的物理性质之一。 导热系数一般用实验方法进行测定。通常金属导热系数最大，非金属固体的 导热系数较小，液体更小，而气体的导热系数最小。因而，工业上所用的保温材 料，就是因为其空隙中有气体，所以其导热系数小，适用与保温隔热。 三、平壁的稳定热传导 （一） （一）单层平壁 如图4—2所示，平壁内的温度只沿垂直于壁面的x方向变化，因此等温 面都是垂直于x轴的平面。根据傅立叶定律可由下式求算： A t t t 导热推动力 Q (t t ) 1 2   b 1 2 b R 导热热阻 A (4—3) 利用上式可解决热传导量 （或热损失）Q；保温材料厚度b；外侧温度t ；2 结合热量衡算式可进行材料导热系数λ的测定。 设壁厚x处的温度为t，则可得平壁内的温度分布关系式（4—4），表示平 壁距离和等温面t两者的关系为直线关系。 Qx tt  1 A (4—4) (二) 多层平壁 在稳定导热情况下，通过各层平壁的热速率必定相等，即 Q =1 Q =Q Q。则通过具有n层的平壁，其热传导量的计算式为： 2 n t t 导热总推动力t Q 1 n1  n b 导热总热阻R  i