热平衡思路在本科传热学教学中的分析应用
发布时间：2022-01-09 13:54
本科传热学理论深、概念多、公式杂、应用广,这无疑增加了这门课教师授课和学生学习的难度。热平衡思路是基于热力学第一定律而被广泛应用于分析解决传热问题的一种思想方法。本文针对该方法在导热、对流和辐射传热中的应用分析,表明其物理概念清晰、思路明确;将热平衡的思路贯穿于传热学教学中,学生易于理解,可起到较好的教学效果。
【文章来源】：中国电力教育. 2020,(11)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
第三类边界条件的边界节点
Course课堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177点选为控制体，单位时间内排气传给接触点的热量可由牛顿冷却定律得到，接触点传给排气管内壁的热量可由Stefan-Boltzmann定律获得，由热平衡知二者相等，采用试凑法可解得8561T=K。测量误差为(1000-856)/1000=14.4%。该测温相对误差高达14.4%。可采用遮热罩以降低误差，提高测量精度。如图3（b），若将发射率为203ε=.的圆筒形遮热罩放置在热电偶周围，其他条件不变，同样可根据热平衡法，先将热电偶接触点选为控制体，热平衡方程同上，即单位时间内排气以对流传热传给热电偶接触点的热量，等于热电偶接触点以辐射传热传给遮热罩内壁的热量。再将遮热罩选为控制体：单位时间内进入控制体的热量，一项是排气对遮热罩内、外两表面的对流传热量)TT(Ahf3332；另一项为热电偶接触点对遮热罩内表面的辐射传热量)TT(Ab434111σε；而单位时间内离开控制体的热量则为遮热罩外表面对排气管的辐射传热量)TT(Ab424333σε，因此热平衡方程为：考虑3A>>1A，上式中等号左边第二项可略去，代入数据，用试凑法联立求解，可得9561T=K，测量误差为(1000-956)/1000=4.4%。由此可见，采用遮热罩将热电偶接触点进行遮挡后，测量误差大大降低。热平衡方法在这类问题分析中，思路清晰，方法简便。结语通过以上导热、对流和辐射传热中案例的分析应用可以看出，很多看似复杂的问题，如果采用热平衡思路，首先选择控制体，然后基于热力学第一定律，将单位时间内进入控制体的热量、离开控制体的热量以及整个控制体在这段时间内的热力学能增加量表示出来，建立热平衡方程式，则可使很多问题计算简单,思路清晰,应用灵
Course课堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177点选为控制体，单位时间内排气传给接触点的热量可由牛顿冷却定律得到，接触点传给排气管内壁的热量可由Stefan-Boltzmann定律获得，由热平衡知二者相等，采用试凑法可解得8561T=K。测量误差为(1000-856)/1000=14.4%。该测温相对误差高达14.4%。可采用遮热罩以降低误差，提高测量精度。如图3（b），若将发射率为203ε=.的圆筒形遮热罩放置在热电偶周围，其他条件不变，同样可根据热平衡法，先将热电偶接触点选为控制体，热平衡方程同上，即单位时间内排气以对流传热传给热电偶接触点的热量，等于热电偶接触点以辐射传热传给遮热罩内壁的热量。再将遮热罩选为控制体：单位时间内进入控制体的热量，一项是排气对遮热罩内、外两表面的对流传热量)TT(Ahf3332；另一项为热电偶接触点对遮热罩内表面的辐射传热量)TT(Ab434111σε；而单位时间内离开控制体的热量则为遮热罩外表面对排气管的辐射传热量)TT(Ab424333σε，因此热平衡方程为：考虑3A>>1A，上式中等号左边第二项可略去，代入数据，用试凑法联立求解，可得9561T=K，测量误差为(1000-956)/1000=4.4%。由此可见，采用遮热罩将热电偶接触点进行遮挡后，测量误差大大降低。热平衡方法在这类问题分析中，思路清晰，方法简便。结语通过以上导热、对流和辐射传热中案例的分析应用可以看出，很多看似复杂的问题，如果采用热平衡思路，首先选择控制体，然后基于热力学第一定律，将单位时间内进入控制体的热量、离开控制体的热量以及整个控制体在这段时间内的热力学能增加量表示出来，建立热平衡方程式，则可使很多问题计算简单,思路清晰,应用灵
本文编号：3578845
【文章来源】：中国电力教育. 2020,(11)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
第三类边界条件的边界节点
Course课堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177点选为控制体，单位时间内排气传给接触点的热量可由牛顿冷却定律得到，接触点传给排气管内壁的热量可由Stefan-Boltzmann定律获得，由热平衡知二者相等，采用试凑法可解得8561T=K。测量误差为(1000-856)/1000=14.4%。该测温相对误差高达14.4%。可采用遮热罩以降低误差，提高测量精度。如图3（b），若将发射率为203ε=.的圆筒形遮热罩放置在热电偶周围，其他条件不变，同样可根据热平衡法，先将热电偶接触点选为控制体，热平衡方程同上，即单位时间内排气以对流传热传给热电偶接触点的热量，等于热电偶接触点以辐射传热传给遮热罩内壁的热量。再将遮热罩选为控制体：单位时间内进入控制体的热量，一项是排气对遮热罩内、外两表面的对流传热量)TT(Ahf3332；另一项为热电偶接触点对遮热罩内表面的辐射传热量)TT(Ab434111σε；而单位时间内离开控制体的热量则为遮热罩外表面对排气管的辐射传热量)TT(Ab424333σε，因此热平衡方程为：考虑3A>>1A，上式中等号左边第二项可略去，代入数据，用试凑法联立求解，可得9561T=K，测量误差为(1000-956)/1000=4.4%。由此可见，采用遮热罩将热电偶接触点进行遮挡后，测量误差大大降低。热平衡方法在这类问题分析中，思路清晰，方法简便。结语通过以上导热、对流和辐射传热中案例的分析应用可以看出，很多看似复杂的问题，如果采用热平衡思路，首先选择控制体，然后基于热力学第一定律，将单位时间内进入控制体的热量、离开控制体的热量以及整个控制体在这段时间内的热力学能增加量表示出来，建立热平衡方程式，则可使很多问题计算简单,思路清晰,应用灵
Course课堂ChinaElectricPowerEducation2020.1177点选为控制体，单位时间内排气传给接触点的热量可由牛顿冷却定律得到，接触点传给排气管内壁的热量可由Stefan-Boltzmann定律获得，由热平衡知二者相等，采用试凑法可解得8561T=K。测量误差为(1000-856)/1000=14.4%。该测温相对误差高达14.4%。可采用遮热罩以降低误差，提高测量精度。如图3（b），若将发射率为203ε=.的圆筒形遮热罩放置在热电偶周围，其他条件不变，同样可根据热平衡法，先将热电偶接触点选为控制体，热平衡方程同上，即单位时间内排气以对流传热传给热电偶接触点的热量，等于热电偶接触点以辐射传热传给遮热罩内壁的热量。再将遮热罩选为控制体：单位时间内进入控制体的热量，一项是排气对遮热罩内、外两表面的对流传热量)TT(Ahf3332；另一项为热电偶接触点对遮热罩内表面的辐射传热量)TT(Ab434111σε；而单位时间内离开控制体的热量则为遮热罩外表面对排气管的辐射传热量)TT(Ab424333σε，因此热平衡方程为：考虑3A>>1A，上式中等号左边第二项可略去，代入数据，用试凑法联立求解，可得9561T=K，测量误差为(1000-956)/1000=4.4%。由此可见，采用遮热罩将热电偶接触点进行遮挡后，测量误差大大降低。热平衡方法在这类问题分析中，思路清晰，方法简便。结语通过以上导热、对流和辐射传热中案例的分析应用可以看出，很多看似复杂的问题，如果采用热平衡思路，首先选择控制体，然后基于热力学第一定律，将单位时间内进入控制体的热量、离开控制体的热量以及整个控制体在这段时间内的热力学能增加量表示出来，建立热平衡方程式，则可使很多问题计算简单,思路清晰,应用灵
本文编号：3578845
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3578845.html
