热传导机理 气体：温度不同的相邻分子相互碰撞，造成热量传递。 液体：分子间作用力较强，由相邻分子振动导致热传递。 固体：相邻分子的碰撞或电子的迁移。 4.2.1 基本概念和傅立叶定律 （ 1 ）温度场 所研究的具有一定温度分布的空间范围。 4.2 热传导（导热） 在温度差的驱动下，通过分子相互碰撞、分子振动、电子.

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1 热传导机理 气体：温度不同的相邻分子相互碰撞，造成热量传递。 液体：分子间作用力较强，由相邻分子振动导致热传递。 固体：相邻分子的碰撞或电子的迁移。 4.2.1 基本概念和傅立叶定律 （ 1 ）温度场 所研究的具有一定温度分布的空间范围。 4.2 热传导（导热） 在温度差的驱动下，通过分子相互碰撞、分子振动、电子 的迁移传递热量的过程。 稳态温度场： 非稳态温度场：

2 t / ℃ τ6τ6 τ4τ4 τ3τ3 τ2τ2 τ1τ1 τ7τ7 τ8τ8 τ0τ0 l / m τ i －时间 导 热 过 程 示 意 图导 热 过 程 示 意 图

3 法向 等温面 等温面、温度梯度与热流方向 （ 2 ）描述温度场特性的几个参数 ① 等温面 具有相同温度的点组成的面 特点：等温面上各点温度相等， 等温面不会相交。 ② 温度梯度 沿等温面法线方向的温度变化率。 方向：沿温度增高方向为正，且与等温面垂直。

4 （ 3 ）热流量 Φ 单位时间内所传导的热量， w 。 （ 4 ）傅立叶定律 λ ：热导率， w/ （ m  K ）， w/ （ m  ℃）； A ：传热面积， m 2 ，垂直于热流方向的面积； 负号： Φ 与 方向相反 ( 热流量从高温向低温 ) 。 热流密度： 表明：

5 4.2.2 热导率 说明： ● 物性参数，标志物质导热性能； ● 影响因素： λ=f( 材料，结构，温度，湿度，压强 ) ； ● 来源：实验方法测定 ，工业上常见物质的热导率可 从有关手册中查得。 定义式 :

6 8 几种气体的导热率 4 1 2 6 5 3 t / ℃ 0 7 200400 600 1000800 1 6 5 4 3 2 λ×10 2 /(Wm -1 ℃ － 1 ） 1 －水蒸气 2 －氧气 3 －二氧化碳 4 －空气 5 －氮气 6 －氩气 几种气体的热导率：

7 0 16 10 26 24 20 12 各种液体的导热率 水 1 15 1413 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 λ×85.98/(Wm -1 ℃ － 1 ） t / ℃ λ H 2 O ×85.98/(Wm -1 ℃ － 1 ） 47 51 53 55 57 59 49 1 －无水甘油 2 －蚁酸 3 －甲醇 4 －乙醇 5 －蓖麻油 6 －苯胺 7 －醋酸 8 －丙酮 9 －丁醇 10 －硝基苯 11 －异丙苯 12 －苯 13 －甲苯 14 －二甲苯 15 －凡士林油 2060100140 几种液体的热导率：

8 物质热导率的大致范围 物质种类 热导率 纯金属 100~1400 金属合金 50~500 液态金属 30~300 非金属固体 0.05 ~50 非金属液体 0.5~5 绝热材料 0.05~1 气体 0.005~0.5

9 不同物质随温度变化的一般规律 固体：

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11 4.2.3 平壁的稳态热传导 (1) 单层平壁的稳态热传导 条件：平壁、一维稳态导热 (x 方向 ) ； 内容：热流量计算、温度分布 。 对平壁做热量衡算： 对稳态传热： b x1x1 x2x2 t x t1t1 t2t2 单层平壁的稳态热传导 Φ

12 ① 热导率为常数 热流量：

13 t2t2 t1t1 x/ m t/ ℃ 单层平壁导热温度分布 Φ 平壁内的温度分布： 即：沿壁厚方向，温度分布为一直线。 ② 热导率和温度有关 方法 1 ：

14 平壁内的温度分布： 方法 2 ：把 λ → λm ，按 λ 为常数处理， 即： λ=f(t) 时，沿壁厚方向，温度分布为非线性。

15 t/ ℃ x/m 单层平壁导热的热流量与壁内的温度分布

16 λ 对温度分布的影响

17 x/ m t2t2 t1t1 t/ ℃ t2t2 t3t3 t4t4 多层平壁稳态导热温度分布 Φ (2) 多层平壁的稳态热传导 条件：多层平壁一维稳态导热 (x 方向 ) 。 则：

18 4.2.4 长圆筒壁的稳态热传导 L/d >10 ，可按一维导热处理。 与平壁稳态热传导相比， 相同点：一维稳态导热， Φ= 常数 r1r1 r2r2 t1t1 t2t2 λ 单层圆筒壁的导热

19 不同点： ① 热流方向（径向）； ② 传热面积沿径向不同 (1) 计算热流量 ① 单层圆筒壁 沿径向取一小薄层，由傅立叶定律： ③ r1r1 r2r2 t1t1 t2t2 λ 单层圆筒壁的导热

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21 ② 多层圆筒壁

22 r1r1 r2r2 r3r3 r4r4 t1t1 t2t2 t3t3 t4t4 λ1λ1 λ2λ2 λ3λ3 多层圆筒壁的导热 (2) 圆筒壁内温度分布 可由傅立叶定律得出： 即：沿半径方向，温度分布为非线性。 4.2.5 圆球壁的稳态热传导 与圆筒壁一维稳态导热类似， 利用傅立叶定律推出：

23 r1r1 r2r2 r r1r1 r r2r2 dr 单层球壁导热温度分布 t1t1 t2t2 t 温度分布：非线性 热流量： 说明：对多层紧密接触的球壁， 总温度差为各层温度差之和 总的热阻为各层热阻之和。