传热学传热学HeattransferHeattransfer张靖周能源与动力学院Chapter3UnsteadyHeatConduction第三章非稳态导热Lecture5FocusofThisLecture本讲要点�瞬态导热的特点�重要的特征数及物理意义�集总参数法及应用判据�图解法及其特点3-1非稳态导热的基本概念3-1非稳态导热的基本概念一、现象和定义自然界和工程上许多导热过程为非稳态，T=f(τ)物体内部温度随时间变化规律？瞬时和一定时间间隔传热量？�冶金、热处理与热加工：工件被加热或冷却�内燃机、燃气轮机等装置起动、停机、变工况温度场随时间发生变化的导热过程�非稳态导热：周期性和非周期性（瞬态导热）非周期性非稳态导热（瞬态导热）：物体的温度随时间不断地升高（加热过程）或降低（冷却过程），在经历相当长时间后，物体温度逐渐趋近于周围介质温度，最终达到热平衡周期性非稳态导热：物体温度按一定的周期发生变化例如：热铁块投入冷却介质中二、非稳态导热分类例如：墙体温度昼夜的变化本科阶段：瞬态导热问题三、瞬态导热过程简介平壁内温度场的定性变化过程�设有一定壁厚的平壁，初始温度为TixT�将其左侧表面温度瞬间加热升高到Tw并维持，而右侧表面仍与温度为Ti的空气相接触。TwTi平壁内温度场的定性变化过程�热量自左侧向内部传递�一部分热量用于温度的提升(内热能)xTTiTwAB�另一部分热量继续向右侧传递�随着时间的推移�波及范围逐渐扩大xTTiTwAB�内部温度依次升高C�温度变化逐渐地传播到平壁的右侧表面D�右侧表面参与传热EF�右侧表面温度升高�最终进入稳态导热过程G正规状况阶段平壁内温度场的定性变化过程初始阶段�初始条件的影响已经消失四、几个重要参数（1）热扩散系数（Thermaldiffusivity）�Review导热微分方程vqzTzyTyxTxTc+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂)()()(λλλτρcqzTyTxTaTρτv222222)(+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂若物性参数λ、c和ρ均为常数：caρλ=热扩散系数(导温系数)研讨问题1热扩散率是三个物性的组合，为什么要引入该物性？其物理意义何在？caρλ=热扩散系数（m2/s）(thermaldiffusivity)第二讲钢棒和石棒哪一个感受温度变化强烈？如果两者导热系数相同，但ρc不同，又有何影响？反映了物体的导热能力与储热能力之比λ越大，说明在相同的温度梯度下可以传递更多的热量；acλρ=ρc越小，单位体积物体温度升高1℃所需的热量越小，可以将更多的热量继续向物体内部传递�物理意义使物体内部各点温度趋于一致的能力提高a反映导热过程动...
