
(1)
- y方向上的温度梯度
范围。纯金属的导热系数随温度升高而减小,合金却相反,但纯金属的导热系数通常高于由其所组成的合金。本实验中,小球材料的选取对实验结果有重要影响。
(2)
并非物性常数,其取决于系统的物性因素,几何因素和流动因素,通常由实验来测定。本实验测定的是小球在不同环境和流动状态下的对流传热系数。
。物体在导热介质的加热或冷却过程中,导热速率同时取决于物体内部的导热热阻以及与环境间的外部对流热阻。为了简化,不少问题可以忽略两者之一进行处理。然而能否简化,需要确定一个判据。通常定义无因次准数毕奥数(Bi),即物体内部导热热阻与物体外部对流热阻之比进行判断。

(3)
- 为特征尺寸,对于球体为R/3
,表明内部导热热阻<<外部对流热阻,此时,可忽略内部导热热阻,可简化为整个物体的温度均匀一致,使温度仅为时间的函数,即
。这种将系统简化为具有均一性质进行处理的方法,称为集总参数法。实验表明,只要Bi<0.1,忽略内部热阻进行计算,其误差不大于5%,通常为工程计算所允许。
的小钢球,置于温度为恒定
的周围环境中,若
,小球的瞬时温度T,随着时间t的增加而减小。根据热平衡原理,球体热量随时间的变化应等于通过对流换热向周围环境的散热速率。
(4)
(5)

(6)
(7)
,分析(6)式可知,当物体与环境间的热交换经历了四倍于时间常数的时间后,即:
,可得:
的变化已达98.2%,以后的变化仅剩1.8%,对工程计算来说,往后可近似作定常数处理。
代入式(6)整理得:
(8)
(9)
和
的值。
范围,即高
数下,绕球换热的经验式为:
(10)
。
数的物理含义是什么?
。
准数,确定其值是否小于0.1。
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