发动机传热过程.ppt

发动机传热过程;4.1 热量传递过程概述; 热量传递的三种基本方式;(1)定义：流体中（气体或液体）温度不同的各部分之 间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处 传递到另一处的现象。;(1) 定义：有热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象;4.2 导热过程;4.2.2 导热机理;1、几何条件;４、边界条件;（2）第二类边界条件;（3）第三类边界条件; 一维稳态导热问题; 一维稳态导热问题; 一维稳态导热问题; 一维稳态导热问题;2) 多层大平壁的导热;例2 一台锅炉的炉墙由三层材料叠合而成，最里面的是耐火黏土砖，厚115mm，中间是B级硅藻土砖，厚125mm，最外层为石棉板，厚70mm，各层导热系数可视为常数，?1=1.12W/m?℃，?2 = 0.112W/m?℃，?3=0.116W/m?℃，已知炉墙内、外表面温度分别495℃和60℃，试求每平方米炉墙内每小时的热损失及耐火黏土砖分界面上的温度。 解：?1=115mm，?2=125mm，?3=70mm，将所有已知值代入式 ; 由 可求得耐火黏土砖与硅藻砖分界面的温度，即 ;3） 单层圆筒壁的导热;圆筒壁内温度分布：;;4 n层圆筒壁;1 对流换热的定义和性质;(1)导热与热对流同时存在的复杂热传递过程； (2)必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差； (3)由于流体的粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层。; 对流换热的计算;对流换热的影响因素;;(4) 换热表面的几何因素：;(5) 流体的热物理性质：;综上所述，表面传热系数是众多因素的函数：;对流换热分类小结 ;4.3.2 对流换热系数?的各种关联式及应用举例;试验是不可或缺的手段，然而，经常遇到如下两个问题: (1) 变量太多;相似原理的研究内容：研究相似物理现象之间的关系， 物理现象相似：对于同类的物理现象，在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例。 同类物理现象：用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描写的现象。 3 物理现象相似的特性 同名特征数对应相等； 各特征数之间存在着函数关系，如常物性流体外略平板对流换热特征数：;4 物理现象相似的条件 同名的已定特征数相等 单值性条件相似：初始条件、边界???件、几何条件、物理条件;5 无量纲量的获得：相似分析法和量纲分析法;a 基本依据：? 定理，即一个表示n个物理量间关系的量纲一致的方程式，一定可以转换为包含 n - r 个独立的无量纲物理量群间的关系。r 指基本量纲的数目。;量纲分析的第一步是列出与现象有关的全部物理量的方程。如对强制对流换热，根据前面的分析，有 　　　　　?（?，u，l，?，?，?，cp）=0 式中七个物理量涉及四个基本量纲：[M]，[L]，[T]，[Q/?]。此处因物理量中[Q]与[?]都以其组合[Q/?]出现，故只能将[Q/?]作为独立量纲。 根据Π定理，可以用三（n–r）个准则的关系式表示，即 　　　　　　　　?（Π1，Π2，Π3）=0 ;第二步是选定各准则的内耗表达式。 每个准则由r+1个物理量组成， Π1=ua1l b1? c1? e1? Π2=ua2l b2? c2? e2? Π3=ua3l b3? c3? e3cp 选定三个Π的共同项u al b? c? e的原则是，它们必须包括所有四个基本量纲而自身不能组成无量纲数。这里的选择符号这个要求。在共同项外还留下三个物理量，将它们分别搭配到每个表达式上，组成五个物理量的幂次乘积。 ;第三步根据Π必须是无量纲原则，解出待求幂次的数值，得出准则。;2 常见无量纲(准则数)数的物理意义及表达式;4.4 辐射换热;当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和穿透，如图所示。;对于大多数的固体和液体： 对于不含颗粒的气体： 对于黑体： 镜体或白体：;1.黑体概念 黑体：是指能吸收投入到其面 上的所有热辐射能的物体，是 一种科学假想的物体，现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。;辐射力E： 单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。 (W/m2)； 光谱辐射力Eλ： 单位时间内，单位波长范围内(包含某一给定波长)，物体的单位表面积向半球空间发射的能量。 (W/m3)；; ;(2)Stefan-Boltzmann定律(第二个定律)：;定义：球面面积除以球半径的平方称为立体角，单位：sr(球面度)，;计算微元立体角的几何关系;定义：单位时间内，物体在垂直发射方向的单位面积上，在单位立体角内发射的一切波长的能量。 ;Lambert定律图示;1859年，Kirchhoff 用