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热穿透

发布时间:2023-09-14 14:23:05

热穿透指的是热量扩散的一种衡量方式,常用特征尺度热穿透深度来表示。热穿透深度告诉我们声波振荡在π分之一个周期的时间内热量能够扩散多远。温度越高,需时越短,热穿透能力越强。

热穿透

热穿透介绍

热穿透指的是热量扩散的一种衡量方式,常用特征尺度热穿透深度来表示。热穿透深度告诉我们声波振荡在π分之一个周期的时间内热量能够扩散多远。温度越高,需时越短,热穿透能力越强。

在热声热机应用当中,热穿透的特征尺度是一个重要的参数,人们常常会利用某些气体的特性来提高热穿透深度和粘性穿透深度的比例,从而降低粘度的影响程度,提高热声热机的效率。

热声板叠的间距是热声机设计中的一个重要参数,其值决定了板叠壁与工质气团间的热接触性质,也是激发热声振荡的重要条件,根据驻波型热声振荡原理,合适的板叠间距,应导致工质气团与固体壁面具有不良的热接触,以形成传热温度的滞后。分析表明,平板之间的距离宜采用大约几倍热穿透深度值。

热穿透

图1中公式里,K为气体的导热率,ρ为气体的密度;cp为气体的比定压热容;f为声振荡频率。由于热声板叠的间距与工质气体的热穿透深度具有大致相当的数值,气体在板叠中的膨胀和压缩不可能处于等温状态,而是处于等温和绝热之间的某种状态,这是因为气团在板面上振动,将板上的热量吸收或将热量传给板面的过程是在热穿透深度厚的边界层中发生的,由于粘滞导致的传热阻抗,通过该边界层的传热需要一定的时间,结果在压力和时间有一个时间相位滞后。

换句话说就是处于两平板间距中间处的气团近乎在进行绝热压缩和膨胀,产生较大的温度震荡;而接近平板壁的那些气团则由于传热几乎处于等温压缩和膨胀,在该区域气体只有很小的温度振荡。结果,在径向气团的温度不但是分层的,而且温度对压力存在颇大的滞后。

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