一维稳态导热.pptx

一、通过平壁的稳态导热

物理问题：有一个厚度为δ，面积为A的大平壁，两侧分别保持温度为t1、t2不变，已知平壁的导热系数λ为常数，试确定平壁内的温度分布和通过平壁的导热量。
数学描写:
导热微分方程
定解条件
一、通过平壁的稳态导热

物理问题：有一个厚度为δ，面积为A的大平壁，两侧分别保持温度为t1、t2不变，已知平壁的导热系数λ为常数，试确定平壁内的温度分布和通过平壁的导热量。
数学描写:
导热微分方程
定解条件
第1页/共13页
第一页，共14页。
温度分布:
通过平壁的热流量和热流密度
第2页/共13页
第二页，共14页。
平壁导热热阻:
第3页/共13页
第三页，共14页。

第4页/共13页
第四页，共14页。
例题1
由三层相同厚度，不同材料组成的大平壁，其温度分布如图所示，哪种材料的保温性能好？
材料3的保温性能最好
保温性能？
厚度相同
分析：
第5页/共13页
第五页，共14页。
例题2
一炉墙内层由耐火砖、外层由红砖组成，厚度分别为200mm和100mm，/(m·K)/(m·K)，炉墙内外侧壁面温度分别为700℃和50℃，试计算：
（1）该炉墙单位面积的热损失；
（2）/(m·K)的保温板代替红砖，其它条件不变，为了使炉墙单位面积热损失低于1kW/m2，至少需要用多厚的保温板？
分析：
通过两层平壁的稳态导热问题。
（1）该炉墙单位面积的热损失
第6页/共13页
第六页，共14页。
（2）由已知
一炉墙内层由耐火砖、外层由保温板组成，耐火砖厚度为200mm，/(m·K)，/(m·K)，炉墙内外侧壁面温度分别为700℃和50℃，为了使炉墙单位面积热损失低于1kW/m2，至少需要用多厚的保温板？
解得
第7页/共13页
第七页，共14页。
二、通过圆筒壁的稳态导热
物理模型:已知一单层圆筒壁，其内、外半径分别为 r1、r2，长度为l，内、外壁面维持均匀恒定的温度t1、t2 ，材料的导热系数为常数，确定圆筒壁内的温度分布和通过圆筒壁的热流量。
？
2. 温度分布表达式？
第8页/共13页
第八页，共14页。
二、通过圆筒壁的稳态导热

温度分布:
？
圆筒壁的导热热阻
第9页/共13页
第九页，共14页。
例题3
厂房内有一外径为140mm蒸汽管道，其外侧敷设有厚度为30mm的保温材料，保温层内侧壁温为350 ℃，保温层外侧壁温为50℃， W/(m·K)，试计算该蒸汽管道单位长度上的导热量。
分析：
通过单层圆筒壁的稳态导热问题。
第10页/共13页
第十页，共14页。
练习
一炉子的炉墙厚30cm，总面积120m2， W/(m·K)，内、外壁温分别为800℃和50℃。试计算通过炉墙的热损失。
2. 有一根蒸汽管道，外径为150mm， W/(m·K) 的保温材料。若已知正常情况下，保温层内、外表面温度分别为250℃、40℃。为使单位长度的热损失不大于160W/m，问保温层的厚度多少才能满足要求？
第11页/共13页
第十一页，共14页。
练习
，内径为98 mm，壁厚 5mm，钢管材料的导热系数为 45W/(mK)，外包厚度为 70mm厚的保温层，保温材料的导热系数为 /(mK)。管内蒸汽温度为 300℃，管内表面传热系数为150 W/(m2K)，保温层外表面传热系数为8 W/(m2K)，周围空气的温度为20 ℃。试计算单位长度蒸汽管道的散热损失 及管道保温层外壁面的温度。
第12页/共13页
第十二页，共14页。
谢谢您的观看！
第13页/共13页
第十三页，共14页。
内容总结
一、通过平壁的稳态导热。（2）/(m·K)的保温板代替红砖，其它条件不变，为了使炉墙单位面积热损失低于1kW/m2，至少需要用多厚的保温板。一炉子的炉墙厚30cm，总面积120m2， W/(m·K)，内、外壁温分别为800℃和50℃。若已知正常情况下，保温层内、外表面温度分别为250℃、40℃。为使单位长度的热损失不大于160W/m，问保温层的厚度多少才能满足要求
第十四页，共14页。