第3章非稳态导热 主要内容态导热过程中温度场的变化规律及导热量 的分析求解方法。包括： 1.对流边界条件下一维瞬态导热的分析解法； 2.非稳态导热的集总参数分析法： 3.半无限大固体的非稳态导热； 4.周期性边界条件下的非稳态导热： 3.1非稳态导热的基本概念 t=f(x,y,z,t) 3.1.1非稳态导热问题的类型及特点 (1)瞬态导热 (2)周期性非稳态导热 2
2 第3 章 非稳态导热 3.1.1 非稳态导热问题的类型及特点 （1）瞬态导热 （2）周期性非稳态导热 3.1 非稳态导热的基本概念 非稳态导热过程中温度场的变化规律及导热量 的分析求解方法。包括： 1. 对流边界条件下一维瞬态导热的分析解法； 2. 非稳态导热的集总参数分析法； 3. 半无限大固体的非稳态导热 ； 4. 周期性边界条件下的非稳态导热； 主要内容： t = f (x, y, z, )
非稳态导热过程中在热量传递方向上不同位置处 的导热量是处处不同的；不同位置间导热量的差 别来自该两个位置间的物体内能随时间的变化 故，非稳态导热一般不能用热阻的方法来定量分 析
3 非稳态导热过程中在热量传递方向上不同位置处 的导热量是处处不同的；不同位置间导热量的差 别来自该两个位置间的物体内能随时间的变化。 故，非稳态导热一般不能用热阻的方法来定量分 析
瞬态导热过程的特点 三个阶段 (1)非正规状况阶段： (2)正规状况阶段。 (3)新的稳态阶段 正规状况阶段的特点：物体内 初始温度分布消失，各点的温 度变化具有一定的规律。 非周期性非稳态导热区别于周期性非 稳态导热的特点
4 瞬态导热过程的特点 三个阶段： （1）非正规状况阶段； （2）正规状况阶段。 （3）新的稳态阶段 正规状况阶段的特点：物体内 初始温度分布消失，各点的温 度变化具有一定的规律。 非周期性非稳态导热区别于周期性非 稳态导热的特点
第三类边界条件下B数对平板中温度分布的影响 hδ (δ/2) 举例：平板冷却问题 Bi= (1/h) t=f(x,y,,0)=t 0 0 =0 x兰0 T=0 工 t2. 2 T2 T3 0 6 x 0 o' -0 0 (b)Bi→0 (a)Bio∞ ./h 5
5 ( ) (1 ) h Bi h = = 第三类边界条件下Bi数对平板中温度分布的影响 举例：平板冷却问题 0 t = f (x, y,z,0) = t
3.2集总参数法（B≤0.1） 当B≤0.1时，物体内部的导热热阻远小于其表面的 对流换热热阻，可以忽略，物体内部各点的温度在任一 时刻都近似于均匀，物体的温度只是时间的函数。对于 这种情况，只须求解物体温度随时间的变化规律以及物 体放出或吸收的热量。一忽略无体内导热热阻的简化分 析方法成为集总参数法 假设：一个任意形状的物体，体 积为V,表面面积为A,密度p、比热 容c及热导率为常数，无内热源，初 始温度为。突然将该物体放入温度 恒定的流体中，物体表面和流体之 间对流换热的表面传热系数h为常数 假设该问题满足B≤0.1的条件
6 3.2 集总参数法（ Bi0.1） 当Bi0.1时，物体内部的导热热阻远小于其表面的 对流换热热阻，可以忽略，物体内部各点的温度在任一 时刻都近似于均匀，物体的温度只是时间的函数。对于 这种情况，只须求解物体温度随时间的变化规律以及物 体放出或吸收的热量。-忽略无体内导热热阻的简化分 析方法成为集总参数法 假设：一个任意形状的物体，体 积为V，表面面积为A，密度、比热 容c及热导率为常数，无内热源，初 始温度为t0。突然将该物体放入温度 t f恒定的流体中，物体表面和流体之 间对流换热的表面传热系数h为常数。 假设该问题满足Bi0.1的条件