本科傳熱學理論深、概念多、公式雜、應用廣,這無疑增加了這門課教師授課和學生學習的難度。熱平衡思路是基于熱力學第一定律而被廣泛應用于分析解決傳熱問題的一種思想方法。本文針對該方法在導熱、對流和輻射傳熱中的應用分析,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教學中,學生易于理解,可起到較好的教學效果。 

【文章來源】：中國電力教育. 2020,(11)

【文章頁數】：3 頁

【部分圖文】：

第三類邊界條件的邊界節(jié)點

Course課堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177點選為控制體，單位時間內排氣傳給接觸點的熱量可由牛頓冷卻定律得到，接觸點傳給排氣管內壁的熱量可由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。測量誤差為(1000-856)/1000=14.4%。該測溫相對誤差高達14.4%�？刹捎谜跓嵴忠越档驼`差，提高測量精度。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，同樣可根據熱平衡法，先將熱電偶接觸點選為控制體，熱平衡方程同上，即單位時間內排氣以對流傳熱傳給熱電偶接觸點的熱量，等于熱電偶接觸點以輻射傳熱傳給遮熱罩內壁的熱量。再將遮熱罩選為控制體：單位時間內進入控制體的熱量，一項是排氣對遮熱罩內、外兩表面的對流傳熱量)TT(Ahf3332；另一項為熱電偶接觸點對遮熱罩內表面的輻射傳熱量)TT(Ab434111σε；而單位時間內離開控制體的熱量則為遮熱罩外表面對排氣管的輻射傳熱量)TT(Ab424333σε，因此熱平衡方程為：考慮3A>>1A，上式中等號左邊第二項可略去，代入數據，用試湊法聯立求解，可得9561T=K，測量誤差為(1000-956)/1000=4.4%。由此可見，采用遮熱罩將熱電偶接觸點進行遮擋后，測量誤差大大降低。熱平衡方法在這類問題分析中，思路清晰，方法簡便。結語通過以上導熱、對流和輻射傳熱中案例的分析應用可以看出，很多看似復雜的問題，如果采用熱平衡思路，首先選擇控制體，然后基于熱力學第一定律，將單位時間內進入控制體的熱量、離開控制體的熱量以及整個控制體在這段時間內的熱力學能增加量表示出來，建立熱平衡方程式，則可使很多問題計算簡單,思路清晰,應用靈

Course課堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177點選為控制體，單位時間內排氣傳給接觸點的熱量可由牛頓冷卻定律得到，接觸點傳給排氣管內壁的熱量可由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。測量誤差為(1000-856)/1000=14.4%。該測溫相對誤差高達14.4%�？刹捎谜跓嵴忠越档驼`差，提高測量精度。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，同樣可根據熱平衡法，先將熱電偶接觸點選為控制體，熱平衡方程同上，即單位時間內排氣以對流傳熱傳給熱電偶接觸點的熱量，等于熱電偶接觸點以輻射傳熱傳給遮熱罩內壁的熱量。再將遮熱罩選為控制體：單位時間內進入控制體的熱量，一項是排氣對遮熱罩內、外兩表面的對流傳熱量)TT(Ahf3332；另一項為熱電偶接觸點對遮熱罩內表面的輻射傳熱量)TT(Ab434111σε；而單位時間內離開控制體的熱量則為遮熱罩外表面對排氣管的輻射傳熱量)TT(Ab424333σε，因此熱平衡方程為：考慮3A>>1A，上式中等號左邊第二項可略去，代入數據，用試湊法聯立求解，可得9561T=K，測量誤差為(1000-956)/1000=4.4%。由此可見，采用遮熱罩將熱電偶接觸點進行遮擋后，測量誤差大大降低。熱平衡方法在這類問題分析中，思路清晰，方法簡便。結語通過以上導熱、對流和輻射傳熱中案例的分析應用可以看出，很多看似復雜的問題，如果采用熱平衡思路，首先選擇控制體，然后基于熱力學第一定律，將單位時間內進入控制體的熱量、離開控制體的熱量以及整個控制體在這段時間內的熱力學能增加量表示出來，建立熱平衡方程式，則可使很多問題計算簡單,思路清晰,應用靈


本文編號：3578845