高等传热学教学案例库
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目录 案例一二维稳态导热温度场计算… 案例二管道保温系统设计…3 案例三管壳式换热器设计…6 案例四超声波除垢及强化传热技术…10 案例五太阳能诱导通风流场及温度场分布…13 案例六方管保温特性数值解析…21
目录 案例一 二维稳态导热温度场计算……………………………………………………………1 案例二 管道保温系统设计……………………………………………………………………3 案例三 管壳式换热器设计……………………………………………………………………6 案例四 超声波除垢及强化传热技术…………………………………………………………10 案例五 太阳能诱导通风流场及温度场分布…………………………………………………13 案例六 方管保温特性数值解析………………………………………………………………21
案例一二维稳态导热温度场数值计算 1知识点 (1)导热微分方程与边界条件： (②)导热微分方程的离散与代数方程的建立： (3)导热微分方程的求解方法： (4)计算机编程在求解导热微分方程的应用： 2案例实施 (1)导热微分方程 (2)边界条件： 左侧壁面：第三类边界条件： 其它壁面：第一类边界条件 (3)导热微分方程的离散： la-2+lecam20 △y1 图1二维稳态温度场数值计算结果
1 案例一 二维稳态导热温度场数值计算 1 知识点 (1)导热微分方程与边界条件； (2)导热微分方程的离散与代数方程的建立； (3)导热微分方程的求解方法； (4)计算机编程在求解导热微分方程的应用； 2 案例实施 (1)导热微分方程： (2)边界条件： 左侧壁面：第三类边界条件； 其它壁面：第一类边界条件 (3)导热微分方程的离散： 图 1 二维稳态温度场数值计算结果 0 2 2 2 2 = ¶ ¶ + ¶ ¶ y t x t 0 2 2 2 , 1 , , 1 2 1, , 1, = D - + + D + - + - + - y t t t x t t t m n m n m n m n m n m n
图1为二维稳态导热温度场计算程序界面与计算结果，可以通过改变材料的 导热系数、密度、比热及边界温度来计算不同的导热系数、密度、比热及边界温 度情况下的温度分布并获得温度分布规律。 3分析与讨论 (1)对流换热系数变化对腔体内温度场有何影响？ (2)如何改进二维稳态温度场计算程序求解其它导热问题？ (3)温度场计算还有其它什么计算方法？
2 图 1 为二维稳态导热温度场计算程序界面与计算结果，可以通过改变材料的 导热系数、密度、比热及边界温度来计算不同的导热系数、密度、比热及边界温 度情况下的温度分布并获得温度分布规律。 3 分析与讨论 (1)对流换热系数变化对腔体内温度场有何影响？ (2)如何改进二维稳态温度场计算程序求解其它导热问题？ (3)温度场计算还有其它什么计算方法？
案例二管道保温系统设计 1案例背景 管道保温广泛应用于建筑供热供暖、空调与通风、油气储存与运输，低温液 体储运、电力锅炉烟道、锅炉高温蒸汽输送等领域，是企业节能的重要环节之一。 管道保温是影响节能的重要因素，管道保温越来越受到世界各国的普遍重视。20 世纪70年代后，国外普遍重视管道保温，力求大幅度减少能源的消耗量，从而 减少环境污染和温室效应。1980年以前，我国管道保温的发展十分缓慢，但中 国管道保温工业经过30多年的努力，特别是经过近10年的高速发展，不少产品 从无到有，从单一到多样化，质量从低到高，应用越来越普遍。因此管道保温系 统的设计在工程中具有广泛的应用前景。 2知识点 (1)临界热绝缘直径： (2)多层圆管壁稳态导热： (3)流体横掠单管对流换热： (4)计算机编程在传热学中的应用： 3案例实施 图1管道保温工程示例
3 案例二 管道保温系统设计 1案例背景 管道保温广泛应用于建筑供热供暖、空调与通风、油气储存与运输，低温液 体储运、电力锅炉烟道、锅炉高温蒸汽输送等领域，是企业节能的重要环节之一。 管道保温是影响节能的重要因素，管道保温越来越受到世界各国的普遍重视。20 世纪 70 年代后，国外普遍重视管道保温，力求大幅度减少能源的消耗量，从而 减少环境污染和温室效应。1980 年以前，我国管道保温的发展十分缓慢，但中 国管道保温工业经过 30 多年的努力，特别是经过近 10 年的高速发展，不少产品 从无到有，从单一到多样化，质量从低到高，应用越来越普遍。因此管道保温系 统的设计在工程中具有广泛的应用前景。 2 知识点 (1)临界热绝缘直径； (2)多层圆管壁稳态导热； (3)流体横掠单管对流换热； (4)计算机编程在传热学中的应用； 3 案例实施 图 1 管道保温工程示例