第一章思维导图

热力学第七版，第一张导热理论基础思维导图。包含基本概念及傅里叶定律、热导率(导热系数)、导热微分方程式、导热过程的单值性条件等内容。

导热理论基础

• 基本概念及傅里叶定律
  • 基本概念
    • 温度场
      • 物质系统内各个点上温度的集合
    • 等温面与等温线
      • 等温面:温度场中温度相同的点的集合 等温线:用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到的一个等温线簇
    • 温度梯度
      • 温度梯度是用以反映温度场在空间的变化特征的物理量
      • 沿等温面法线方向上的温度增量与法向距离比值的极限，为该点的温度梯度记为grad t
    • 热流密度矢量
      • 等温面上某点已通过该点处最大热流密度的方向为方向，竖直上正好等于严该方向的热流密度
  • 傅里叶定律
    • 傅立叶定律只适用于各项同性材料
    • q=－λgradt
      • 系统中任意一点的热流密度与该点的温度梯度成正比，而方向相反
• 热导率(导热系数)
  • λ=－q/gradt W/(m·k)
  • 气体的热导率
  • 液体的热导率
    • 压力影响
    • 温度影响
  • 金属的热导率
    • 纯金属
    • 合金
  • 非金属的热导率
  • 纳米流体的热导率
• 导热微分方程式
  • 傅里叶定律+热力学第一定律
  • 意义:可以揭示连续温度场随空间坐标和时间变化的内在联系
  • 热扩散率
    • 1)热扩散率 a 反映了导热过程中材料的导热能力（ l ）与沿途物质储热能力（ r c ）之间的关系.
    • 2)a值大，即 l 值大或 r c 值小，说明物体的某一部分一旦获得热量，该热量能在整个物体中很快扩散
    • 3)热扩散率表征物体被加热或冷却时，物体内各部分温度趋向于均匀一致的能力，所以a反应导热过程动态特性，研究不稳态导热重要物理量
• 导热过程的单值性条件
  • 几何条件
    • 说明导热体的几何形状和大小，如平壁或圆筒壁;厚度、直径等
  • 物理条件
    • 说明导热体的物理特征，如物性参数λ、c和ρ的数值是否随温度变化;有无内热源、大小和分布
  • 时间条件
    • 又称时间条件,反映导热系统的初始状态
  • 边界条件
    • 反映导热系统在界面上的特征也可理解为系统与外界环境之间的关系
• 三类边界
  • 第一类边界条件
    • 该条件是给定系统边界上的温度分布，它可以是时间 和空间的函数，也可以为给定不变的常数值
  • 第二类边界条件
    • 该条件是给定系统边界上的温度，梯度，即相当于给 定边界上的热流密度，它可以是时间和空间的函数， 也可以为给定不变的常数值
  • 第三类边界条件
    • 该条件是第一类和第二类边界条件的线性组合，常威 给定系统边界面与流体间的换热系数和流体的温度， 这两个量可以是时间和空间的函数，也可以为给定不 变的常数值