芻議熱力學(xué)熱量轉移問(wèn)題

　　從氣體分子運動(dòng)論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，溫度標志大量分子熱運動(dòng)的劇烈程度，下面是小編搜集整理的一篇探究熱力學(xué)熱量轉移問(wèn)題的論文范文，供大家閱讀參考。

　　摘 要：溫度是標志物體冷熱程度的參數。也可以從熱力學(xué)第零定律出發(fā)，用熱平衡概念來(lái)定義溫度。將冷熱程度不同的兩個(gè)系統相互接觸，它們之間會(huì )發(fā)生熱量傳遞。經(jīng)過(guò)足夠長(cháng)時(shí)間，它們將達到相同的冷熱程度，熱傳遞不再進(jìn)行。這種情況不隨時(shí)間變化稱(chēng)為熱平衡。熱力學(xué)第一定律可表述為：當兩個(gè)熱力系統各自與第三個(gè)熱力系統處于熱平衡時(shí)，這兩個(gè)系統彼此之間也處于熱平衡。處于熱平衡狀態(tài)的各個(gè)系統具有某一宏觀(guān)共同特性且此特性只是熱力狀態(tài)的函數，標志此宏觀(guān)共同特性的物理量就稱(chēng)為溫度。所以溫度的熱力學(xué)定義是判別各熱力系統是否處于熱平衡的一個(gè)狀態(tài)參數。

　　關(guān)鍵詞：熱力 熱量 轉移

　　一、湍流熱轉移

　　湍流在發(fā)展速度曲線(xiàn)會(huì )出現，占據表面附近的空間同時(shí)流的中央纖芯是湍流。以解析確定該傳熱形勢下，我們需要像往常一樣在溫度分布知識中找到答案。至獲得此溫度分析必須考慮到的影響在湍流漩渦中的熱量和動(dòng)量的轉移。我們將使用一個(gè)近似分析涉及的熱傳導和運輸的勢頭在運輸流(即粘性效應)在層流穿過(guò)流元件的熱流量可以被稱(chēng)為雷諾管流來(lái)表示。它涉及傳熱率在管流動(dòng)的摩擦損失并與實(shí)驗步驟一起使用時(shí)與氣體的普朗特數都接近于1。一個(gè)假設在分析中，一個(gè)經(jīng)驗公式為紊流摩擦因數高達約雷諾數在光滑管的流動(dòng)預測傳熱系數的比那些在實(shí)驗中觀(guān)察到略高。在討論目的中這一點(diǎn)已經(jīng)表明，人們可以在一個(gè)動(dòng)蕩的熱傳遞的關(guān)系到達相當簡(jiǎn)單的解析方式。正如我們所指出的一個(gè)嚴格的開(kāi)發(fā)傳熱和流體之間的摩擦雷諾類(lèi)比涉及到超越的考慮我們的討論和推理這里選擇的簡(jiǎn)單路徑的范圍是提供用于表示該物理過(guò)程的一般性質(zhì)的目的。為計算方便更正確的關(guān)系在平穩用于湍流管式，我們比較研究。

　　二、高速傳熱分析

　　我們以前對邊界層傳熱的分析忽視影響邊界層內的粘性耗散。當自由流速度是非常高如高速飛機這些散熱效果必須加以考慮。我們開(kāi)始分析考慮絕熱情況下即一個(gè)完美的絕緣墻。在這種情況下壁溫度可能會(huì )比自由溫度高，即使沒(méi)有發(fā)生熱傳遞。此高溫導致的兩種情況：增加流體的溫度，因為它被帶到其余在板表面上同時(shí)將動(dòng)能流被轉化成內部的熱能，由于粘性耗散可以起到加熱效果，考慮到這一種情況氣體的動(dòng)能被轉換成熱能量作為氣體被帶到這個(gè)過(guò)程是由穩流能量描述方程為一個(gè)絕熱過(guò)程：在實(shí)際情況下一個(gè)邊界層流問(wèn)題的流體不會(huì )帶來(lái)可逆的粘性作用�；�本上是一個(gè)熱力學(xué)不可逆過(guò)程感此外并非所有的自由流的動(dòng)能被轉換成熱能部分失去熱量一部分消耗在粘性的工作形式考慮到在邊界層流動(dòng)系統的不可逆性。

　　其中實(shí)際的絕熱壁溫度是靜態(tài)溫度自由流�；謴拖禂悼梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗確定或者對于某些流系統分析計算可制成。邊界層能量方程已經(jīng)解決了高速流動(dòng)的情況下，才考慮到粘性發(fā)熱任期。雖然完整的解決方案是有點(diǎn)乏味，最后的結果是顯著(zhù)簡(jiǎn)單。對于我們的目的，我們目前只有結果并指出它們如何被應用。一個(gè)優(yōu)秀的高速傳熱問(wèn)題的大綱中給出的一份報告和一些典型的邊界層溫度分布為絕熱壁在高速流動(dòng)。高速傳熱分析的基本結果是熱傳輸率，通�？梢杂嬎愠雠c用于低速不可壓縮的同一關(guān)系流動(dòng)時(shí)的平均傳熱系數被重新定義的關(guān)系。請注意該絕熱壁溫度與實(shí)際壁溫度之間的差用于定義。以使表達式將產(chǎn)生的零熱流值當墻是在絕熱壁溫。對于普朗特數氣體附近集結，為經(jīng)濟復蘇的因素如下關(guān)系已得出：這些回收的因素，可以使用與公式結合，以獲得絕熱壁溫。在高速邊界層可能會(huì )發(fā)生顯著(zhù)的溫度梯度并會(huì )出現在邊界層相應的變化。該如果屬性被引入恒定屬性傳熱方程仍然可以使用在參考溫度T 所推薦的�？颂兀阂部墒褂脽醾鬟f和流體摩擦之間的類(lèi)比當摩擦系數是已知的。

　　總結用于高速關(guān)系計算：上標在上面的等式表明性能的評估規定的基準溫度。以得到平均傳熱系數，則上面的表達式必須被集成在板的長(cháng)度。如果雷諾數落在一個(gè)范圍內使得必須被使用，該整合不能表示在封閉的形式并且一個(gè)數值積分執行必須小心集成對于由于高速熱傳輸問(wèn)題的基準溫度是用于不同層流和邊界層的紊流部。這是由于不同的值用于層流和湍流方程所給出的采收率遇到非常高的流速，絕熱壁溫可能變得如此之高的氣體的離解將發(fā)生并且將有一個(gè)很寬的變化的邊界層中的屬性。�？颂亟ㄗh這些問(wèn)題在焓來(lái)定義的傳熱系數的基礎上處理其中是焓在絕熱壁條件。同樣的關(guān)系和以前一樣用于計算除了所有屬性都恢復因數和傳熱在參考焓，然后在公式中使用傳熱系數。當計算焓為在上述關(guān)系的使用，總焓必須使用的也就是說(shuō)離解的化學(xué)能以及內部熱能必須被包括在內。參考焓方法已被證明是成功的計算的高速傳熱與優(yōu)于10 %的準確度。

　　三、結語(yǔ)

　　有很大一部分人一直關(guān)注流過(guò)平板和相關(guān)的熱轉移以及熱傳輸厚度和摩擦系數方程。我們對流換熱的描述是不完整的。在這個(gè)時(shí)候將需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，即便如此，我們開(kāi)始看到一個(gè)對于對流問(wèn)題的解決方案的程序的結構：建立不同情況下的幾何形狀，現在我們主要局限于流過(guò)平板，確定所涉及的流體以及評價(jià)流體性質(zhì)。這通常是在薄膜的溫度，建立邊界條件即恒溫或恒熱流;建立流動(dòng)狀態(tài)由雷諾數決定和選擇適當的方程，考慮到流動(dòng)狀態(tài)和任何流體屬性限制可能適用的問(wèn)題，計算對流熱傳遞系數和熱傳遞的值。我們應為所有對流問(wèn)題給予一般解決辦法。

　　參考文獻

　　[1] 清華大學(xué)工程力學(xué)系氣流溫度動(dòng)態(tài)測量小組，測量高溫氣流溫度的動(dòng)態(tài)熱偶法[J]，清華大學(xué)學(xué)報，2008。

　　[2]王德人編，非線(xiàn)性方程組的解法與最優(yōu)化方法[M]，人民教育出版社，2005。

　　[3]李大潛等編，有限元素法續講[M]，科學(xué)出版社，2009。

　　[4]張玉民 阮耀鐘編 熱學(xué)，高等教育出版社，2010。

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