發(fā)布時(shí)間：2022-01-09 13:54

　　本科傳熱學(xué)理論深、概念多、公式雜、應(yīng)用廣,這無(wú)疑增加了這門(mén)課教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。熱平衡思路是基于熱力學(xué)第一定律而被廣泛應(yīng)用于分析解決傳熱問(wèn)題的一種思想方法。本文針對(duì)該方法在導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射傳熱中的應(yīng)用分析,表明其物理概念清晰、思路明確;將熱平衡的思路貫穿于傳熱學(xué)教學(xué)中,學(xué)生易于理解,可起到較好的教學(xué)效果。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)電力教育. 2020,(11)

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

第三類邊界條件的邊界節(jié)點(diǎn)

Course課堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177點(diǎn)選為控制體，單位時(shí)間內(nèi)排氣傳給接觸點(diǎn)的熱量可由牛頓冷卻定律得到，接觸點(diǎn)傳給排氣管內(nèi)壁的熱量可由Stefan-Boltzmann定律獲得，由熱平衡知二者相等，采用試湊法可解得8561T=K。測(cè)量誤差為(1000-856)/1000=14.4%。該測(cè)溫相對(duì)誤差高達(dá)14.4%。可采用遮熱罩以降低誤差，提高測(cè)量精度。如圖3（b），若將發(fā)射率為203ε=.的圓筒形遮熱罩放置在熱電偶周圍，其他條件不變，同樣可根據(jù)熱平衡法，先將熱電偶接觸點(diǎn)選為控制體，熱平衡方程同上，即單位時(shí)間內(nèi)排氣以對(duì)流傳熱傳給熱電偶接觸點(diǎn)的熱量，等于熱電偶接觸點(diǎn)以輻射傳熱傳給遮熱罩內(nèi)壁的熱量。再將遮熱罩選為控制體：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入控制體的熱量，一項(xiàng)是排氣對(duì)遮熱罩內(nèi)、外兩表面的對(duì)流傳熱量)TT(Ahf3332；另一項(xiàng)為熱電偶接觸點(diǎn)對(duì)遮熱罩內(nèi)表面的輻射傳熱量)TT(Ab434111σε；而單位時(shí)間內(nèi)離開(kāi)控制體的熱量則為遮熱罩外表面對(duì)排氣管的輻射傳熱量)TT(Ab424333σε，因此熱平衡方程為：考慮3A>>1A，上式中等號(hào)左邊第二項(xiàng)可略去，代入數(shù)據(jù)，用試湊法聯(lián)立求解，可得9561T=K，測(cè)量誤差為(1000-956)/1000=4.4%。由此可見(jiàn)，采用遮熱罩將熱電偶接觸點(diǎn)進(jìn)行遮擋后，測(cè)量誤差大大降低。熱平衡方法在這類問(wèn)題分析中，思路清晰，方法簡(jiǎn)便。結(jié)語(yǔ)通過(guò)以上導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射傳熱中案例的分析應(yīng)用可以看出，很多看似復(fù)雜的問(wèn)題，如果采用熱平衡思路，首先選擇控制體，然后基于熱力學(xué)第一定律，將單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入控制體的熱量、離開(kāi)控制體的熱量以及整個(gè)控制體在這段時(shí)間內(nèi)的熱力學(xué)能增加量表示出來(lái)，建立熱平衡方程式，則可使很多問(wèn)題計(jì)算簡(jiǎn)單,思路清晰,應(yīng)用靈

Course課堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177點(diǎn)選為控制體，單位時(shí)間內(nèi)排氣傳給接觸點(diǎn)的熱量可由牛頓冷卻定律得到，接觸點(diǎn)傳給排氣管內(nèi)壁的熱量可由Stefan-Boltzmann定律獲得，由熱平衡知二者相等，采用試湊法可解得8561T=K。測(cè)量誤差為(1000-856)/1000=14.4%。該測(cè)溫相對(duì)誤差高達(dá)14.4%。可采用遮熱罩以降低誤差，提高測(cè)量精度。如圖3（b），若將發(fā)射率為203ε=.的圓筒形遮熱罩放置在熱電偶周圍，其他條件不變，同樣可根據(jù)熱平衡法，先將熱電偶接觸點(diǎn)選為控制體，熱平衡方程同上，即單位時(shí)間內(nèi)排氣以對(duì)流傳熱傳給熱電偶接觸點(diǎn)的熱量，等于熱電偶接觸點(diǎn)以輻射傳熱傳給遮熱罩內(nèi)壁的熱量。再將遮熱罩選為控制體：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入控制體的熱量，一項(xiàng)是排氣對(duì)遮熱罩內(nèi)、外兩表面的對(duì)流傳熱量)TT(Ahf3332；另一項(xiàng)為熱電偶接觸點(diǎn)對(duì)遮熱罩內(nèi)表面的輻射傳熱量)TT(Ab434111σε；而單位時(shí)間內(nèi)離開(kāi)控制體的熱量則為遮熱罩外表面對(duì)排氣管的輻射傳熱量)TT(Ab424333σε，因此熱平衡方程為：考慮3A>>1A，上式中等號(hào)左邊第二項(xiàng)可略去，代入數(shù)據(jù)，用試湊法聯(lián)立求解，可得9561T=K，測(cè)量誤差為(1000-956)/1000=4.4%。由此可見(jiàn)，采用遮熱罩將熱電偶接觸點(diǎn)進(jìn)行遮擋后，測(cè)量誤差大大降低。熱平衡方法在這類問(wèn)題分析中，思路清晰，方法簡(jiǎn)便。結(jié)語(yǔ)通過(guò)以上導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射傳熱中案例的分析應(yīng)用可以看出，很多看似復(fù)雜的問(wèn)題，如果采用熱平衡思路，首先選擇控制體，然后基于熱力學(xué)第一定律，將單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入控制體的熱量、離開(kāi)控制體的熱量以及整個(gè)控制體在這段時(shí)間內(nèi)的熱力學(xué)能增加量表示出來(lái)，建立熱平衡方程式，則可使很多問(wèn)題計(jì)算簡(jiǎn)單,思路清晰,應(yīng)用靈


本文編號(hào)：3578845