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热分析分析背景

2021-1-29 10:40| 发布者: TerryZhang| 查看: 31| 评论: 0|原作者: TerryZhang|来自: 3D Fans

摘要: 有三种传热机制。这些机制分别是:传导传导是热能通过物质的原子或分子间的相互作用从一点传送至另一点的传热机制。传导发生在固体、液体和气体中。传导不涉及物质的任何整体运动。气体通过高能分子间的直接碰撞传热 ...
有三种传热机制。这些机制分别是: 
传导 
传导是热能通过物质的原子或分子间的相互作用从一点传送至另一点的传热机制。传导发生在固体、液体和气体中。 
传导不涉及物质的任何整体运动。气体通过高能分子间的直接碰撞传热,由于气体是稀释的介质,因此气体的热导率相对于固体较低。在液体中的能量传导与在气体中相同,所不同的是,由于液体分子间的距离更近,分子力场对碰撞过程中的能量交换影响更强,因此情况更加复杂。非金属固体通过点阵振动传热,因此热在传播时没有介质的运动。由于金属具有携带热能的自由电子,因此,与非金属相比,在常温下金属是更好的导体。 

传导传热遵循傅立叶定律,其中提出:热传导速率 Qconduction 与传热面积 (A) 和温度梯度 (dT/dx) 成正比,即: 
Qconduction = - K A (dT/dx) 
其中 K 是热导率,用来度量材料的导热能力。K 的单位是 W/m.ºC 或 (Btu/s)/in.ºF。对于如下所示的平面垫片,热传导速率通过以下公式计算: 
Qconduction = - K A ( TH - TC )/L 

对流 
对流是热量在固体表面和附近移动的流体(或气体)之间传送的传热模式。对流有两个要素: 
由于随机分子运动(扩散)所引起的能量传送,以及 
流体的整体或宏观运动(平流)所引起的能量传送 
对流机制可以解释为如下:当较热表面附近的流体层变得更热时,其密度会降低(在常压下,密度与温度成反比)而变轻。表面附近的较冷(较重)流体将代替较热流体,循环模式形成。 

辐射 
热辐射是由物体由于其温度的原因而以电磁波的形式发出的热能。 温度在绝对零度以上的任何物体都会发出热能。 由于电磁波在真空中传播,因此不需要任何介质就可以发生辐射。 下图显示了相比较其他方式(X 射线、γ 射线、宇宙射线等)所发出的辐射来说热辐射的范围(波长)。 
热分析计算物体中由于以上部分或全部机制所引起的温度分布。在所有三种机制中,热能从具有较高温度的介质流向具有较低温度的介质。传导和对流传热需要有中间介质,而辐射传热则不需要。 

热流量和热量源可以由恒温器控制。


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