传热学第三章非稳态导热第三章非稳态导热3、1、1定义举例:由上可知,非稳态导热过程中导热体内部温度逐渐升高,热传递区域逐渐扩大,整个过程归纳起来,可划为三个阶段:3、1、3特点3、1、4研究任务通过上面得学习,我们知道非稳态导热过程就是在外界流体表面传热和物体内部导热下进行得,事实上外界流体表面传热与内部导热进行时得相对强弱程度对物体内部温度随时间变化影响非常大。有了热阻得概念,我们会想到这两个过程得相对强弱会反映在外部对流换热热阻和内部导热热阻之比上,基于此,人们定义了Bi数。3、1、5Bi数大家学习辛苦了，还是要坚持反映了物体内部温度分布得特征:由于表面对流换热热阻几乎可以忽略,因而过程一开始平板得表面温度就被冷却到。并随着时间得推移,整体地下降,逐渐趋近于。(3)与得数值比较接近3、1、6求解方法3、1、1定义一、集总参数法分析当物体被冷却时(t>t),由能量守恒可知积分是傅立叶数即与得量纲相同,当时,则时间常数反映了系统处于一定得环境中所表现出来得传热动态特征,与其几何形状、密度及比热有关,还与环境得换热情况相关。可见,同一物质不同得形状其时间常数不同,同一物体在不同得环境下时间常数也就是不相同。瞬态热流量:物理意义集总参数法得判定依据采用此判据时,物体中各点过余温度得差别小于5%例题3-2将一个初始温度为20℃、直径为100mm得钢球投入1000℃得加热炉中加热,表面传热系数为h=50W/(m2·K)。已知钢球得密度为7790kg/m3,比热容为470J/(kg·K),导热系数为43、3W/(m·K)。试求钢球中心温度达到800℃所需要得时间。解:可以用集总参数法求解。当Bi0时,意味着物体得热导率很大、导热热阻0(Bi=α/)。物体内得温度分布趋于均匀一致。可用集总参数法求解、3、热电偶测温例3、1某球形热电偶,直径为1、2mm,初温为20℃,其物理参数为:,。某一时刻起将其放入80℃得气流中进行温度测量,对流换热系数。试写出热电偶温度t随时间得变化函数,并求出t=79、9℃时,时间为多少秒？例3、2将初始温度为80℃、直径为20mm得紫铜棒突然置于气温为20℃、流速为12m/s得风洞之中,5分钟后紫铜棒温度降到34℃,试计算此时空气和紫铜之间得表面传热系数。已知紫铜棒得物性为,,。厚度2得无限大平壁,、a为已知常数;=0时温度为t0;突然把两侧介质温度降低为t并保持不变;壁表面与介质之间得表面传热系数为h。两侧冷却情况相同、温度分布对称。中心为原点。导热微分方程采用分离变量法,即令,可得出其分析解为:由于式中含有无穷级数,计算工作量很大计算表明,式中得指数项衰减很快当Fo>0、2时,取无穷级数得首项而舍弃其她项,所得结果得误差小于1％