首页 理论教育《ANSYSWorkbench17.0热力学分析实例演练》

《ANSYSWorkbench17.0热力学分析实例演练》

【摘要】:导热是指温度不同的物体各部分或温度不同的两个物体之间直接接触而发生的热传递现象。因此,物质的导热本质或机理就必然与组成物质的微观粒子的运动有密切的关系。在气体中,导热是气体分子不规则热运动时相互作用或碰撞的结果。至于液体的导热机理,相对于气体和固体而言,目前还不十分清楚。但近年来的研究结果表明,液体的导热机理类似于介电体,即主要依靠晶格的振动来实现。

导热是指温度不同的物体各部分或温度不同的两个物体之间直接接触而发生的热传递现象。从微观角度来看,热是一种联系到分子、原子自由电子等的移动、转动和振动的能量。因此,物质的导热本质或机理就必然与组成物质的微观粒子的运动有密切的关系。

在气体中,导热是气体分子不规则热运动时相互作用或碰撞的结果。

在介电体中,导热是通过晶格的振动,即原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现的。由子晶格振动的能量是量子化的,人们把晶格振动的量子称为声子。这样,节点物质的导热可以看成是声子相互作用和碰撞的结果。

在金属中,导热主要是通过自由电子的相互作用和碰撞来实现,声子的相互作用和碰撞只起微小的作用。

至于液体的导热机理,相对于气体和固体而言,目前还不十分清楚。但近年来的研究结果表明,液体的导热机理类似于介电体,即主要依靠晶格的振动来实现。(www.chuimin.cn)

应该指出,在液体和气体中,只有在消除热对流的条件下,才能实现纯导热过程,例如设置一个封闭的水平夹层,上为热板,下为冷板,中间充气体或液体,当上下两板温度差不大且夹层很薄时,可实现纯导热过程。

导热理论是从宏观角度进行现象分析的,它并不研究物质的微观结构,而把物质看作是连续介质。当研究对象的几何尺寸比分子的直径和分子间的距离大很多时,这种看法无疑是正确的。在一般情况下,大多数的固体、液体及气体,可以认为是连续介质。但在某些情形下,如稀薄的气体,就不能认为是连续介质。

在许多工程实践中,包括供热、通风和空调工程在内,导热是经常遇到的现象,例如建筑物的暖气片、墙壁和锅炉炉墙中的热量传递,热网地下埋设管道的热损失等。导热理论的任务就是要找出任何时刻物体中各处的温度。

为此,本章节将从温度分布的基本概念出发,讨论导热过程的基本规律以及描述物体内部温度分布的导热微分方程;此外,对求解导热微分方程所需要的条件进行简要说明。