页数：20页文件大小：216.4 KB来源： 传热学ppt课件
本课件为《传热学》第13讲「3-2 集总参数法」，讲解集总参数法的适用条件与温度场分析解，过余温度、时间常数及换热量的计算与诺模图使用，配合课堂图示与算例逐步推导，可用于课前预习、课堂对照与课后复习。
3-2 集总参数法：本页为《传热学》课程课件封面，标示课程名称与本讲主题。
3.2集中参数分析法3.2.1集中参数法温度场分析解Bi→0时物体内部导热热阻远小于表面换热热阻，任意时刻导热体内部各点温度趋于一致，它只随时间变化，而不随空间而异，又称为零维问题。
体积为V表面积为A物性ρ, λ, c初始温度t0>t∞流体温度t∞表面传热系数h只要物体内部任意时刻温度都基本均匀一致，不论物体形状，也不论被加热或被冷却，都可以按照集中参数法来处理。
体积为V表面积为A物性ρ, λ, c初始温度t0<t∞流体温度t∞表面传热系数h
表面对流传热散失(得到）的热量单位时间内热力学能增量与外界在表面上的换热量作为物体本身负（正）的内热源故得:物体被冷却, ,左端大于0;负的内热源<0,控制方程式可改写为
控制方程式及边界条件可改写为：将方程分离变量得：3.求解令称为过余温度（excess temp.)对τ 从0到任意时刻τ 积分
在时间间隔0 ~τ内传给流体的总热量为2）从固体热力学能的变化出发2.时间常数时完成了全过程的63.2%
时间常数的影响因素：物体热容量越小，表面换热条件越好（越大），时间常数越小。
测量瞬态温度的传感器时间常数要小。
流体热电偶接点管道温度计实验室用热电偶丝很细，直径约0.05-0.02mm，测定流体的动态温度时常采用之。
尤其适用于不规则物体，视工程实际问题需要而灵活运用。
物体导热热阻可以忽略的冷却或加热称为牛顿冷却或加热。
例题3-1一直径为5cm的钢球，初始温度为450℃，突然被置于30℃的空气中。
计算钢球冷却到300℃所需时间。
（对球体最大偏差13%）（对圆柱最大偏差9%）
假设：（1）钢球冷却过程中与空气及四周冷表面发生对流与辐射换热，随着表面温度的降低换热量逐渐减少。
这里取一个平均值，表面传热系数按常数处理；
计算：首先检验是否可用集总参数法。
为此计算Bi数可以采用集总参数法。
本例是在己知表面传热系数的条件下来计算的。
如果为了获得金属球与冷却液体间的表面传热系数h，在已知c,ρ和几何尺寸的情况下，就可以通过测定金属球非稳态导热过程中的温度变化而获得所需的表面传热系数之值。
讨论：
例题3-2一温度计的水银泡呈圆柱形，长20 mm，内径为4 mm ,初始温度为t0，今将其插入到温度较高的储气罐中测量气体温度。
试计算此条件下温度计的时间常数,并确定插人5min后温度计读数的过余温度为初始过余温度的百分之几?（1）以水银泡部分作为分析计算对象，略去玻璃柱体部分的影响；
假设：
首先检验是否可用集总参数法。
水银泡柱体的上端面不直接受热，不计入受热面积内：可以采用集总参数法,时间常数为计算：
即经5分钟后温度计读数的过余温度是初始过余温度的l3.3%，即在这段时间内温度计的读数上升了这次测定中温度应跃升量的86.7%；
所以准确的读数需要足够时间才能获得。
讨论：
一直径为5 cm、长为30 cm的钢圆柱体，初始温度为30℃ ,将其放人炉温为1200℃的加热炉中加热，升温到800℃方可取出,设钢柱体与烟气间的复合表面传热系数为140W/(m2.K)。
问需多长时间才能达到要求。
假设：（1）表面复合传热系数为常数；
计算：首先检验是否可用集中参数法。
为此汁算Bi：例题3-3
可以采用集中参数法。
讨论：本例中以体面比作为特征长度的Bi数为0.049，按0.05估算，柱体表面过余温度与中心过余温度之比为0.95。
设经过329 s后柱体表面温度已达800℃，则据过余温度之比为0.95, ,可得中心温度为779℃。
要较准确地预测中心温度达到800℃所需时间应采用一维问题的分析解。
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