[科普中国]-稳态传热

基本定律

单位时间内通过单位截面积所传导的热量，正比于当地垂直于截面方向上的温度变化率。即：

式中

——单位时间内传导的热量；

——比例常数；

——垂直截面面积；

——是垂直于面积A的坐标轴；

——时间。

这就是传热基本定律即傅里叶传热定律。

传热机理1、气体：传热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果，温度升高，动能增大，不同能量水平的分子相互碰撞，使热能从高温传到低温处。

2、导电固体：其中有许多自由电子，它们在晶格之间像气体分子那样运动。自由电子的运动在导电固体的传热中起主导作用。

3、非导电固体：传热是通过晶格结构的振动所产生的弹性波来实现的，即原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现的。

4、液体的传热机理存在两种不同的观点：

第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；

第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。1

特点1、物体之间不发生宏观相对位移。

2、依靠微观粒子（分子、原子、电子等）的无规则热运动。

3、是物质的固有本质。2

温度场温度场是指在各个时刻物体内各点温度分布的总称。由傅立叶定律知，物体的温度分布是坐标和时间的函数：

式中为空间坐标， 为时间坐标。

稳态温度场是在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变化的温度场，即设备或装置稳定运行过程中，温度仅为空间坐标的函数，不随时间而变。1

数学描写（1）对于一维传热问题，根据傅立叶定律积分，可获得用两侧温差表示的传热量。

（2）对于多维传热问题，首先获得温度场的分布函数，然后根据傅立叶定律求得空间各点的热流密度矢量。1